В 1991 году Марсело дебютировал за сборную Чили. 30 мая того же года в товарищеском матче против сборной Уругвая Вега забил свой первый гол за национальную команду. Он принял участие в розыгрышах Кубка Америки в 1993, а в 1991 году стал обладателем бронзовых медалей турнира.