В сборной Украины Марина дебютировала в 2006 году на отборочном турнире чемпионата Европы. В 2011 году, когда национальная команда готовилась к первому за последние 8 лет выступлению в финальной стадии европейского первенства, тренер Владимир Бузаев вызвал Марину как самого опытного легионера сборной. Однако на тренировке, состоявшейся за несколько часов до первой игры сборной Украины против Германии, Марченко потянула связку и эта травма не позволила ей сыграть ни в одном из матчей турнира. Украинская команда потерпела три поражения в своей группе и заняла предпоследнее (15-е) место.