Πήγε στη Μαδρίτη τον Ιανουάριο του 2007 έναντι μόλις 6,5 εκατομμυρίων ευρώ από την Φλουμινένσε και έγινε ένας από τους καλύτερους αριστερούς μπακ στην ιστορία της Ρεάλ.
Μετά από 15χρόνια η σχέση των Μαδριλένων με τον Μαρσέλο θα ολοκληρωθεί αφού το συμβόλαιο του 34χρονου Βραζιλιάνου δεν θα ανανεωθεί. Την ερχόμενη Δευτέρα (13/06) η Ρεάλ αποφάσισε να τιμήσει τον Βραζιλιάνο σε ειδική εκδήλωση που θα πραγματοποιηθεί στο Μπερναμπεόυ.
Έτσι, θα πέσει η αυλαία μιας σπάνιας για τα χρόνια του επαγγελματικού ποδοσφαίρου σχέσης. Ο Μαρσέλο θα αφήσει τη Μαδρίτη έχοντας καταγράψει 545 συμμετοχές, 38 γκολ και 103 ασίστ.
Παράλληλα, έβαλε το δικό του λιθαράκι στην κατάκτηση 5 Champions League, 6 Πρωταθλημάτων Ισπανίας, 2 Κυπέλλων, 3 ευρωπαϊκών Super Cup, 5 ισπανικών Super Cup και τεσσάρων Παγκοσμίων Κυπέλλων συλλόγων.
