В 2006 году, когда ему было 18 лет, Марлос дебютировал в составе футбольного клуба «Коритиба», в течение своего первого сезона, он сыграл 33 игры и забил 4 мяча.
В июне 2009 года перешёл в «Сан-Паулу».
11 января 2012 года подписал пятилетний контракт с харьковским «Металлистом». Сумма трансфера составила примерно 5 миллионов долларов (по некоторым данным более 9 миллионов долларов).
23 февраля 2012 года Марлос забил свой первый гол за «Металлист» в матче Лиги Европы против австрийского «Ред Булла». Этот матч закончился победой «Металлиста» со счётом 4-1 и позволил команде пройти в следующий раунд.