Марсело начал играть в футзал в возрасте 9 лет, и в 13 лет он уже присоединился к юношеской команде «Флуминенсе» — одного из грандов бразильского футбола — где играл полузащитника, прежде чем его новый тренер сместил его на место защитника, чтобы лучше использовать его скорость. Он почти бросил футбол, потому как его родители не могли обеспечивать его ежедневные поездки на автобусе до базы, но клуб взял эти траты на себя, дабы не потерять этого перспективного футболиста. За два сезона, проведённых во «Флуминенсе» Марсело сыграл 38 матчей, в которых шесть раз поражал ворота соперников.
В результате, юный защитник быстро обратил на себя внимание селекционеров «Реала», а уже в январе 2007 года подписал с мадридским клубом контракт сроком до 2013 года. Сумма сделки составила 7 миллионов евро. Марсело очень скоро адаптировался в Мадриде, благодаря его соотечественникам, защищавшим цвета «Реала». Особую роль в этом сыграл Роберто Карлос, который взял парня под свое крыло и поделился своим опытом. За оставшееся время сезона 2006/07 Марсело сыграл 6 матчей и завоевал титул чемпиона Испании. При Бернде Шустере Марсело удалось прочно закрепиться в стартовом составе.
26 июля 2011 года Марсело официально получил испанское гражданство, и с тех он не считался легионером в странах ЕС.
По состоянию на 17 ноября 2011 года.