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 aplicou as novas táticas.

Marcelo Fernandes exerceu o cargo de treinador do clube desde 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 2013, Marcelo Fernandes voltou a comandar a equipe principal do Santos FC em uma oportunidade, vitória fora de casa sobre o Bahia por 2×1.