Марко Андреолли начал карьеру в клубе «Интер» Милан в сезоне 2004—2005, дебютировав в команде в мае 2005 года в матче с «Реджиной». Он сыграл за Интер 13 игр в чемпионате, Кубке Италии и Лиги чемпионов и забил 1 гол (29 ноября 2006 года на 6-й минуте матча Кубка Италии с «Мессиной»). В июле 2007 года Андреолли перешёл в «Рому», за 3 млн евро за 50 % прав, как часть цены, заплаченной «Интером» за покупку Кристиана Киву. Однако Андреолли получил травму спины в предсезонный период и не смог дебютировать в команде.
В январе 2008 года Андреолли, на правах аренды, перешёл в клуб серии В «Виченца». Через 3 минуты после его дебюта в клубе, Андреолли покинул поле из-за травмы. После восстановления, Андреолли смог стать игроком основы клуба, но затем на 11-й минуте матча с «Кьево» Андреолли забил гол в свои ворота. После этого матча он потерял место в составе. По окончании сезона, Андреолли вернулся в «Рому», которая выкупила оставшуюся часть прав на игрока. В 2008 году Андреолли был арендован клубом «Сассуоло», в составе которого забил в первом же своём матче гол. Летом 2009 года Андреолли вернулся в «Рому». Он дебютировал в команде 6 августа в матче Лиги Европы против клуба «Гент». 22 октября он забил первый гол в составе «джалоросси», поразив ворота «Фулхэма».
24 августа 2010 года Андреолли перешёл из «Ромы» в «Кьево»