Futbal začal hrať keď mal 9 rokov a k Fluminense sa pripojil vo svojich 13. Skoro prišiel o miesto v akadémii, lebo si jeho rodičia nemohli dovoliť platiť každý deň za autobus, no klub sa o situáciu postaral. Potom čo sa etabloval v prvom tíme bolo len otázkou času kedy po ňom siahne niektorý klub z Europy.

Marcelo bol jedným z troch hráčov, ktorí sa do Realu Madrid dostali počas zimného prestupového obdobia sezóny 2006/2007. Pri jeho predstavovaní v Madride vtedajší prezident klubu Ramón Calderón povedal: "Tento hráč je pre nás veľmi dôležitý. Je mladý, do tímu prinesie sviežosť a je súčasťou nášho plánu priviesť do klubu mladých hráčov. Máme veľkú radosť že sa rozhodol pre náš klub, lebo je to perla, ktorú chcela polka Európy." Keď prichádzal do Európy, z jeho vtedajšieho pôsobiska - Brazílie - mal iba 18 rokov, no už vtedy ho mnoho fanúšikov pokladalo za potenciálneho nástupcu legendy, ľavého obrancu, Roberta Carlosa, ktorý bol jeho veľkým vzorom.

Marcelo si svoj debut odkrútil 7.1.2007 ako náhradník, v zápase proti Deportivu La Coruna - Real prehral 0:2. Tréner Fabio Capello ho na Ďalší zápas postavil až v apríli (duben) proti Racingu de Santander.  V sezóne 2007/2008, pod novým trénerom Berndom Schusterom začal Marcelo hrávať pravidelne. Jeho schopnosť bežať cez celé ihrisko do útoku a potom sa vrátiť do obrany, urobili z neho dôležitého hráča klubu.

Po sérii zlých výkonov v roku 2009 sa Marcelo pod ďalším trénerom Juande Ramosom ocitol na lavičke náhradníkov na úkor viac defenzívne zmýšľajúceho Gabriela Heinzeho. Ramos začal Marcela stavať na krídlo a on sa svojej novej úlohy zhostil veľmi dobre. Svoj prvý gól strelil do siete Sportingu de Gijón a po zápase tréner povedal že Marcelo bude hrávať na krídle a v obrane bude vypomáhať v prípade potreby.

V budúcej sezóne, opäť pod novým trénerom, Manuelom Pellegrinim sa Marcelo objavuje v základnej jedenástke. Pokračoval na poste ľavého krídla a pomohol Realu k dosiahnutiu vrcholu La Ligy. Na konci sezóny sa nechal počuť že sa mu na krídle hrá lepšie. Úspešná sezóna 2009/2010 mu zaistila predĺženie zmluvy do roku 2015.

V sezóne 2010/2011, pod trénerom Josem Mourinhom, sa Marcelo opäť vrátil k jeho prirodzenej pozícii ľavého obrancu. Marcelo rozohral skvelú sezónu a získal si trénerovu dôveru. Dňa 25.11.2010 bol Marcelo menovaný ako súčasť užšieho výberu 55 hráčov FIFA World XI. Táto sezóna bola pre neho skvelá. Podával vynikajúce výkony v La lige a aj Lige Majstrov. V zápase proti Lyonu strelil svoj prvý gól v Lige Majstrov a Benzemovi na ďalší prihrával. V tomto zápase bol menovaný za muža zápasu a Real postúpil do štvrťfinále prvý krát od roku 2004. Skvelá sezóna mu priniesla pozíciu v UEFA XI.

Marcelo bol do reprezentácie povolaný už na Majstrovstvá sveta U-17 v roku 2005 a Majstrovstvá sveta U-20 v roku 2007. Pri svojom debute proti Walesu strelil gól a ľudia ho začali porovnávať s Robertom Carlosom, s ktorým mal hrať v Reale Madrid, ale Carlos sa rozhodol pre prestup do tureckého Fenerbahce. Bol povolaný aj do tímu pre Olympijské hry 2008, kde Brazília získala bronzovú medailu a v máji (květen) 2010 bol povolaný do tímu pre Majstrovstvá sveta 2010.

V španielsku sa cíti veľmi dobre, má tu veľa priateľov, s ktorými trávi svoj voľný čas. V roku 2008 sa Marcelo oženil so svojou dlhoročnou priateľkou Clarisse Alves a v septembri (září) sa im narodilo prvé dieťa, syn Enzo Alves Vieira. Marcelo je veľmi dobrý kamarát s tímovými kolegami Cristianom Ronaldom a Pepem, s ktorými sa bežne podieľa na oslavách gólu. V roku 2011 Marcelo Vieira získal španielsku štátnu príslušnosť, ktorá ho už nezaraďuje medzi hráčov z krajín mimo Európskej Únie.