Marchini ble olympisk mester i fotball under OL 1936 i Berlin. Han var med på det italienske laget som vant fotballturneringen foran Østerrike og Norge. Italia vant kvartfinalen over Japan med 8–0 og i semifinalen beseiret de Norge med 2–1. I finalen, som ble spilt 15. august 1936 med 85 000 tilskuere, møtte de Østerrike. Italia vant finalen med 2–1.