Nell'estate 2000 i Campioni d'Italia acquistano Angelo Peruzzi, e Marchegiani inizia a ricoprire il ruolo di riserva. Arricchisce il suo palmarès con la Supercoppa italiana 2000. Nelle tre stagioni vissute come vice di Peruzzi scende in campo comunque 42 volte tra campionato e coppe. Lascia la capitale nel 2003 al termine di una stagione chiusa col quarto posto in classifica (con conseguente diritto a disputare i preliminari di Champions League) e il raggiungimento della semifinale di Coppa UEFA.