Treinador responsável por levar o Santos FC à conquista do Campeonato Paulista de 2015, quando pela primeira vez assumiu a equipe como técnico interino. Ao final de 2016 realizou uma temporada de aperfeiçoamento profissional no FC Barcelona ao lado do técnico Luis Henrique, e voltou ao Santos onde vem aplicando seu aprendizado.
Marcelo Fernandes exerceu o cargo de treinador do clube em 2011 e encerrou as atividades em janeiro de 2018, tendo atuado como auxiliar de Muricy Ramalho e em outras 3 comissões técnicas. Após sua passagem no Corinthians, onde comandou o time sub-23, o treinador voltou ao Santos FC em 2020, como auxiliar técnico fixo da comissão santista, ajudando a equipe em importantes torneios como o Brasileirão e a Copa Libertadores.
Em 2023 Marcelo Fernandes comandou a equipe principal do Santos FC pela maior parte da temporada, até a chegada do novo treinador, em 2024, quando assumiu mais uma vez como auxiliar técnico fixo do Peixe, permanecendo até Janeiro de 2025.
Deixando sua longa história com o Peixe em busca de novos desafios, em 2025, Marcelo Fernandes se tornou técnico do Guarani, engatando uma boa sequência de resultados, antes de sair do time, em Julho.
Agora liderando a Ponte Preta, o técnico mira em continuar seu bom trabalho.
No final de Abril de 2016, Marcelo assumiu o Botafogo-PB, em meio a disputa da promoção à Série B do Campeonato Brasileiro, quando conduziu o clube a uma impressionante sequencia de invencibilidade.