En , Marquinhos rejoint l'Associazione Sportiva Roma dans le cadre d'un prêt payant d'un an d'une valeur d'1,5 million d'euros, susceptible d'augmenter jusqu'à d'euros après huit apparitions de plus de avec l'équipe première. En Italie, le défenseur brésilien porte le numéro trois et joue sous le nom de . Malgré son jeune âge, Marquinhos se fait rapidement une place dans l'effectif romain et obtient le surnom de "Monument" par les Tifosi du club. Il fait ses débuts en  le , en rentrant en cours de jeu lors de la défaite trois buts à deux face à Bologne. En octobre, après une lourde défaite quatre buts à un face au Juventus Football Club, l'entraîneur du club, Zdeněk Zeman, souhaite associer un joueur rapide à Leandro Castán, arrivé à l'été du Sport Club Corinthians Paulista, et choisit Marquinhos pour former l'une des charnières les plus prometteuses de . Le jeune brésilien devient ainsi titulaire en défense centrale, au détriment de l'Argentin Nicolás Burdisso, sa première titularisation étant un succès puisque son club n'encaisse aucun but. Durant l'édition 2012-2013 de, il ne dispute pourtant que , quelques blessures mineures perturbant sa fin de saison. Il est néanmoins présent, au poste de latéral droit, lors de la finale de coupe d'Italie perdue un but à zéro face à la Società Sportiva Lazio.