Марсело является воспитанником футбольного клуба «Флуминенсе».
К мадридскому «Реалу» защитник присоединился в 2007 году. В составе «сливочных» бразилец выиграл в общей сложности 25 трофеев. Пять раз Марсело становился обладателем Лиги чемпионов, шесть раз выигрывал чемпионат Испании, два раза Кубок страны.
Летом 2022 года деф перешёл в греческий «Олимпиакос», но уже в феврале 2023-го расторг контракт. С февраля 2023-го по ноябрь 2024-го Марсело выступал за «Флуминенсе».
