Doctor en Derecho, Marchena ingresó en la carrera judicial y fiscal en 1985, decantándose por la segunda.

En este puesto se mantuvo hasta 2003, cuando ya era fiscal general Jesús Cardenal.

Se convirtió así en el fiscal de sala más joven en la historia del Ministerio Público,[cita requerida] al llevar asociada aquella designación la promoción a la primera categoría del Ministerio Fiscal durante el tiempo de ejercicio.

[6]​ En septiembre de 2014 fue nombrado presidente de la Sala Segunda del Tribunal Supremo, imponiéndose al exfiscal general del Estado, Cándido Conde Pumpido, y al tercer candidato, el Miguel Colmenero.

[7]​ Como miembro de la Sala de Causas Especiales, formó parte del Tribunal que desestimó la querella contra el presidente del Parlamento por su supuesto enriquecimiento (Caso Bono),[8]​ fue ponente de las diligencias abiertas contra la presidenta del Tribunal Constitucional por un supuesto delito contra la función pública por el asesoramiento a una abogada.

[10]​ Asimismo fue nombrado magistrado-instructor del proceso penal abierto para investigar los cobros recibidos por un juez de la Audiencia Nacional durante su estancia en Nueva York (Caso cobros en Nueva York, Garzón).

[11]​ El experiodista de El País especializado en tribunales Paco Yoldi y que siguió el caso señaló que Marchena aprovechó el archivo del caso por prescripción para "arrastrar la honorabilidad de Garzón por el fango" .

[17]​ Al día siguiente se hizo público un escrito en el que presentaba su renuncia.

[18]​ Dicho cargo finalmente fue ocupado en septiembre de 2024 por la magistrada María Isabel Perelló Doménech.

La Sala estaba formada por los magistrados Manuel Marchena, Antonio del Moral García, Luciano Varela Castro, Andrés Martínez Arrieta, Juan Ramón Berdugo Gómez de la Torre, Ana María Ferrer García y Andrés Palomo del Arco.

[20]​ Sin ningún voto particular, por unanimidad, los siete magistrados condenaron por sedición, malversación y desobediencia a los enjuiciados por el procés.

En cambio, la Sala penal negó la aplicación del tipo atenuado de malversación a otros cuatro procesados.

Esta llamada de atención fue formulada en cumplimiento del deber impuesto por el art.

Entre los libros publicados, destacan: Entre las publicaciones incluidas en obras colectivas, destacan: En 2008, Marchena fue el magistrado ponente de la Sala Segunda del Tribunal Supremo que, cambiando la denominada doctrina Botín, inhabilitó y condenó por desobediencia a los parlamentarios vascos, Juan María Atutxa, Gorka Knörr y Kontxi Bilbao, en el conocido como caso Atutxa.

[47]​ En 2013, el Tribunal Constitucional rechazó el recurso de amparo presentado por los parlamentarios vascos y confirmó sus inhabilitaciones.