2 Partidas e gols totais pelos clubes, atualizadas até 17 de dezembro de 2024.
3 Partidas e gols pela seleção nacional estão atualizadas até 19 de agosto de 2021.
Oriundo das categorias de base do Coritiba, Marlos se tornou profissional em 2006 e no ano seguinte, foi fundamental na equipe que conquistou o título do Campeonato Brasileiro da Série B, levando o clube à elite do futebol brasileiro.[2] Conquistou o estadual pelo Coxa, em 2008 disputou o Brasileirão e seguiu com a camisa titular. Em 2009, após boas atuações no estadual, apesar do terceiro lugar do Coritiba na competição, Marlos estreou no Brasileiro ainda pelo Coxa.[3] Na segunda rodada, foi anunciado como reforço do São Paulo, que firmou contrato de cinco anos com o jogador.[4]
São Paulo
Foi contratado junto ao Coritiba no dia 21 de maio em um contrato de cinco anos.[5] Foi utilizado na sua chegada no time sob o comando de Ricardo Gomes, mas como não tinha muita experiência, perdeu a vaga de titular. No dia 6 de setembro, quando o São Paulo jogava no Mineirão contra o Cruzeiro, entrou no segundo tempo no lugar do também meia Hugo, e três minutos depois fez um gol que empatou o jogo para o São Paulo. No ano de 2010, depois de bons jogos contra o Botafogo e Santo André, se firmou como titular na equipe. Em 2011 assumiu a camisa 11 do São Paulo, que no início de 2010 foi utilizada por Marcelinho Paraíba. Nesta temporada chegou a ter um ótima sequência de jogos pelo São Paulo, marcando gols importantes, mas depois acabou perdendo espaço.
Metalist Kharkiv
Após 3 temporadas no São Paulo, Marlos foi vendido ao Metalist Kharkiv, da Ucrânia, no dia 6 de janeiro de 2012 por U$ 5 milhões (cerca de R$ 9,2 milhões).[6] Ele fez sua estreia no Campeonato Ucraniano em uma partida contra o Obolon Kyiv. Em 23 de fevereiro de 2012, Marlos marcou seu primeiro gol pelo Metalist em uma partida da Liga Europa contra o Red Bull Salzburg. Esta partida terminou com uma vitória do Metalist por 4 a 1 e permitiu que o time avançasse para a próxima fase.[7]
Marlos defendeu o Shakhtar Donetsk, da Ucrânia, por quase oito anos. No total, disputou 287 jogos oficiais pelo clube, com 74 gols e 62 assistências, e 12 títulos conquistados.[9]
Athletico Paranaense
Em 2 de fevereiro de 2022, O Athletico Paranaense confirmou a contratação de Marlos, de 33 anos, que assinou contrato até o final do ano e assumiu a camisa 10.[10] Já em sua estreia Marlos marcou um gol. Ele entrou no segundo tempo e fez um golaço, no empate em 2 a 2 com o Palmeiras, pelo jogo de ida da Recopa.[11]
O Athletico não renovou contrato de Marlos para a próxima temporada. Marlos fez apenas 14 jogos pelo Furacão, sendo titular apenas em dois.[12]