Danach begann er 1984 den Vorbereitungsdienst für den höheren Auswärtigen Dienst und trat nach dessen Abschluss 1986 in das Auswärtige Amt ein. Nach einer Verwendung von 1986 bis 1989 als Zweiter Sekretär und Referent für Innenpolitik und Konsularangelegenheiten an der Botschaft in Sri Lanka war er zwischen 1989 und 1991 Erster Sekretär und Leiter des Konsularreferats an der Botschaft in Griechenland, ehe er nach seiner Rückkehr nach Deutschland von 1992 bis 1995 Referent für Bund-Länder-Fragen in der Europaabteilung des Auswärtigen Amtes war.
Im Anschluss war Marschall von Bieberstein zwischen 1995 und 1998 Stellvertretender Leiter des Generalkonsulats in Montreal und dort Leiter des Referats für Kultur, Hochschulen, Presse und Konsularangelegenheiten sowie danach zwischen 1998 und 2001 Vortragender Legationsrat und stellvertretender Leiter des Referats für Gesandtschaftsrecht und Recht der Internationalen Organisationen in der Rechtsabteilung des Auswärtigen Amtes. Anschließend fungierte er von 2001 bis 2004 als Politischer Referent für Sicherheitsfragen an der Ständigen Vertretung bei den Vereinten Nationen in New York City sowie von 2004 bis 2007 als Ständiger Vertreter des Botschafters in Kasachstan.
Nach seiner Rückkehr nach Deutschland übernahm er zwischen 2007 und 2010 als Vortragender Legationsrat Erster Klasse die Funktion des Leiters des Referats für Internationale Forschungs- und Technologiepolitik im Auswärtigen Amt sowie danach von 2010 bis 2013 als Leiter der Wirtschaftsabteilung an der Botschaft im Vereinigten Königreich.
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