Профессиональную карьеру начал в 1998 году. Специализируется на играх в мужском парном разряде. Первый турнир ATP выиграл в 2007 году в Эшторил в паре с Андре Са. С ним же в этом году сумел дойти до полуфинала Уимблдонского турнира одного из четырех турниров входящих в серию Большого шлема. На следующем турнире этой серии Открытом чемпионате США они сумели дойти до четвертьфинала. Совместно с Андре Са в период с 2008 по 2009 год сумел победить на четырех турнирах: в Коста-де-Суп, Пёрчах-ам-Вёртерзе, Кицбюэле и Ницце. По одному турниру Марсело Мело выиграл в феврале 2008 года совместно с Мартином Гарсией в Аделаиде и мае 2010 года совместно с Бруно Соаресом на турнире в Меце.