También fue escultor y dibujante virtuoso, que se mezcló en los círculos artísticos e intelectuales.
Su estilo maduro exhibe un repertorio idiomático ricamente detallado en la cúspide del barroco tardío y el neoclasicismo que puede compararse con el estilo similar de sus contemporáneos italianos Alessandro Galilei, Ferdinando Fuga o Vanvitelli, o incluso con su contemporáneo francés, Ange-Jacques Gabriel.
Marchionni ayudó a restaurar y reconstruir el coro de San Giovanni in Laterano junto con Giovanni Battista Piranesi, mejor conocido por sus grabados de ruinas romanas.
Dos encargos del Papa Pío VI constituyeron los últimos proyectos romanos oficiales de Marchionni.
El lienzo conmemorativo de Giovanni Domenico Porta de 1776 (ahora en el Palacio Braschi ) muestra al Papa Pío presentando dos grandes hojas que representan un plano y un alzado, que están abiertos sobre una mesa cubierta.
Está conectada a la basílica por galerías elevadas en las que Marchionni insertó fragmentos de bajorrelieves romanos.
El cardenal Albani encargó a Marchionni el monumento funerario (1737-39) situado en Santa Maria sobre Minerva, con la escultura de su frecuente colaborador Pietro Bracci, para honrar al papa Benedicto XIII.