Fue miembro de una familia noble, y en sus obras musicales frecuentemente firma como «Patrizio Veneto». A pesar de estudiar música con Antonio Lotti y Francesco Gasparini, Marcello fue influido fuertemente por su padre para seguir la carrera de leyes.
En consecuencia, combinó su actividad en el campo del derecho y la magistratura con la música. En 1711 fue miembro del Consejo de los Cuarenta, gobierno central de Venecia, y en 1730 fue enviado a Pula como «Provveditore» (gobernador de distrito).
El clima de Istria afectó su salud, retirándose después de ocho años a Brescia en calidad de «Camarlengo», ciudad donde finalmente falleció.
Su hermano Alessandro Marcello (1669-1747) fue también un compositor de cierto reconocimiento. A veces las obras de su hermano le eran atribuidas a él.