Jogou as Olimpíadas de 2008 e marcou um gol no torneio, o segundo da partida contra Camarões, que garantiu a classificação do Brasil para as semifinais. No entanto, os brasileiros acabaram derrotados pela Argentina na semifinal.Durante uma entrevista em junho de 2011, o treinador Mano Menezes questionou o comprometimento de Marcelo para com a Seleção Brasileira, uma vez que vem se ausentando de uma série convocações, alegando estar lesionado e ter sido cortado do elenco que disputaria a Copa América. Tal entrevista teve grande repercussão, inclusive na imprensa europeia, chegando ao ponto do seu clube, o Real Madrid, intervir na questão defendendo o jogador. Apesar do ocorrido, em agosto de 2011 voltou a ser convocado por Mano Menezes.