Il 31 dicembre 2014 Marciello è stato annunciato come terzo pilota della Sauber F1 Team per la stagione del Campionato mondiale di Formula 1 2015. Nelle prime libere del Gran Premio della Malesia scende in pista con il numero 36, siglando il 13º tempo. Guida anche nelle prime libere del Gran Premio di Spagna. Durante i test "in-season" successivi al Gran Premio di Spagna, Marciello guida al primo giorno per la Ferrari, mentre al secondo per la Sauber. Scende in pista con la Sauber nelle prime prove libere del gran premio del Regno Unito, facendo registrare il 15º crono e, nelle prime prove libere del gran premio degli Stati Uniti, precedendo il suo compagno di squadra Marcus Ericsson e ottenendo il 16º tempo della sessione.