Murilo empieza a jugar al voleibol en el EC Banespa, igual que su hermano mayor Gustavo y en cinco temporadas consigue ganar dos campeonatos paulista consecutivos en 2000 y 2001.

En la temporada 2003/2004 ficha por el EC União Suzano y tras dos años sin títulos, en verano 2005, se marcha a Italia en el Callipo Vibo Valentia donde se queda tan solo por una temporada.

El año siguiente ficha por tres temporadas por el Pallavolo Modena y en 2007/2008 gana su primer y único título en Europa, la Challenge Cup tras derrotar a los rusos del Lokomotiv Izumrud.

[2]​ En verano 2009 vuelve a Brasil siendo contratado por el SESI São Paulo uno de los equipos más poderosos del país.

Internacional con la Selección brasileña, participa en dos ediciones de los Juegos Olímpicos, las de Pekín 2008 y de Londres 2012 (MVP del torneo) y en ambas ocasiones llega hasta la final sin lograr ganar el título y llevándose las medalla de platas.