Pelaajana Marjamäki edusti Tampereen Kooveeta ja Ilvestä. Hän lopetti pelaajauransa ollessaan 17-vuotias.[3] Hän aloitti valmentamisen pian peliuransa päättymisen jälkeen. Hän valmensi Tampereen Ilveksen B- ja C -ikäluokan juniorijoukkueita vuosina 1999–2002, jonka jälkeen hän siirtyi Espoo Bluesiin. Hän valmensi Bluesin C-, B- ja A -ikäluokan juniorijoukkueita,[3] ja saavutti Jääkiekon A-nuorten SM-liigassa Bluesin päävalmentajana SM-pronssia vuonna 2006 ja -hopeaa vuonna 2007. Kaudeksi 2007–2008 hän nousi Bluesin SM-liigajoukkueen valmennustiimiin, ja saavutti apuvalmentajana toimiessaan kaksi SM-hopeaa.
Vuosina 2011–2013 Marjamäki toimi Bluesin päävalmentajana. Vuoden 2012 keväällä hänestä tuli SM-liigan historian ensimmäinen päävalmentaja, jonka joukkue pystyi nousemaan ottelusarjan 0–3-tilanteesta neljällä peräkkäisellä otteluvoitolla jatkopaikkaan voitoin 4–3.[4] Marjamäki erotettiin tehtävästään vuoden 2013 alussa, minkä jälkeen hän siirtyi kolmen vuoden sopimuksella Oulun Kärppien päävalmentajaksi. Hän valmensi seuran jääkiekon Suomen mestaruuteen vuosina 2014 ja 2015. Marjamäki palkittiin SM-liigakauden 2014–2015 lopussa parhaan valmentajan Kalevi Numminen -palkinnolla[5].
Elokuussa 2015 Suomen jääkiekkoliitto ilmoitti, että Marjamäki seuraa Kari Jalosta A-maajoukkueen päävalmentajana kaudesta 2016–2017 alkaen.[6] Marjamäki valmensi Suomea kaikkiaan neljissä arvokisoissa, ja hänen valmentajakautensa päättyi keväällä 2018. Marjamäki oli ensimmäinen Suomen päävalmentaja yli 30 vuoteen, joka ei saavuttanut arvokisamitalia – edellinen oli ollut Suomea vuosina 1986–1987 valmentanut Rauno Korpi.[7]
Marraskuussa 2017 Marjamäki solmi 2+2-vuotisen sopimuksen KHL-seura Jokereiden kanssa. Hänen työpestinsä Jokereiden päävalmentajana alkoi 1. kesäkuuta 2018.
Heinäkuussa 2019 julkistettiin, että Marjamäen ja Jokereiden sopimuksen 2 optiovuotta käytetään ja näin Marjamäki jatkaa Jokereiden päävalmentajana kevääseen 2022 saakka. Marraskuussa 2021 ilmoitettiin ettei sopimusta enää jatketa sen jälkeen.[8]
Marjamäki sai potkut Kärpistä joulukuussa 2023 huonon urheilullisen menestyksen vuoksi. Potkujen aikaan Kärpät oli sarjataulukossa viidentenä ja saanut edellisestä kymmenestä ottelusta vain yhdeksän pistettä.[10]
