מרסלו מורנו גדל במועדון הבוליביאני אוריינטה פטרולרו, ובגיל 17 עבר לשחק במועדון הברזילאי ויטוריה. כעבור שנה החל לשחק בקבוצה הבוגרת של המועדון, ששיחקה אז בליגה הברזילאית השלישית, ובשנת 2005 זכה עמה באליפות מדינת באהיה. בעונת 2006 הבקיע מורנו 12 שערים עבור ויטוריה, והצטיינותו גררה התעניינות ממועדונים גדולים יותר. בשנת 2007, לאחר שזכה באליפות נוספת של מדינת באהיה עם ויטוריה, חתם מורנו בקרוזיירו הברזילאית, אך רק בשנת 2008 הפך לשחקן הרכב קבוע. באותה עונה הבקיע שמונה שערים בגביע ליברטדורס, והיה למלך השערים של הטורניר, בצוותא עם סלבדור קבניאס, ובנוסף, זכה עם המועדון באליפות מדינת מינאס ז'ראיס.
במאי 2008 חתם מורנו על חוזה לחמש שנים בשחטאר דונצק מליגת העל האוקראינית. שחטאר שילמה עבורו תשעה מיליון אירו לקרוזיירו. עם זאת, מורנו לא הצליח להשתלב במועדון האוקראיני. בחודש מאי 2009, לאחר שזכה עם הקבוצה בגביע אופ"א לאחר ניצחון במשחק הגמר על ורדר ברמן, בו לא שותף, הושאל מורנו לאותה ורדר ברמן, שכבר הביעה עניין בשחקן בקיץ 2008, כאשר בחר לחתום בשחטאר. גם השאלה זו לא עלתה יפה, ובפגרת החורף של עונת 2009/10 חזר מורנו לשחטאר דונצק לאחר שלא הבקיע כלל במשחקי הליגה, אך הבקיע שני שערים בגביע הגרמני ושער אחד בהליגה האירופית, בניצחון 4-1 על נסיונל מדיירה. ביום האחרון של פגרת החורף של עונת 2009/10, הושאל מורנו לויגאן אתלטיק עד לתום העונה. גם שם לא הבקיע מורנו ולו שער אחד, וחזר לשחטאר בתום העונה.
את עונת 2010/11 פתח מורנו בשחטאר דונצק, והופיע ב-18 משחקי ליגה, בהם הבקיע חמישה שערים, ובתום העונה זכה באליפות אוקראינה. גם את עונת 2011/12 החל מורנו בשחטאר, אך לקראת סיום חלון ההעברות, חתם בגרמיו הברזילאית, שם הציג עונה מצוינת בשנת 2012, כאשר הבקיע 10 שערים בליגת העל הברזילאית ושערים נוספים בשאר המפעלים בהם השתתפה גרמיו. בשנת 2013 הושאל לפלמנגו, אך לא הצליח להותיר שם חותם על אף שזכה עם המועדון בגביע הברזילאי. בשנת 2014 הושאל מגרמיו לקרוזיירו, בה כבר הצליח בעבר, וזכה עמה הן באליפות ליגת העל הברזילאית, והן באליפות מדינת מינאס ז'ראיס, בפעם השנייה בקריירה שלו. בנוסף, הבקיע מורנו 15 שערי ליגה באותה עונה, וסך הכל 23 שערים בכל המפעלים.
בפברואר 2015 נמכר מורנו למועדון צ'אנגצ'ון יאטאי מליגת העל הסינית. בעונתו הראשונה במועדון הבקיע תשעה שערים. בינואר 2017 עבר לווהאן זאל מהליגה הסינית השנייה. בתחילת 2019 עבר לשה-ג'יאג'וואנג, אף היא מליגת המשנה הסינית.
קריירה בינלאומית
אביו של מורנו ברזילאי ואמו בוליביאנית, ולכן מורנו היה יכול לבחור אם לשחק בנבחרת ברזיל או בנבחרת בוליביה. מורנו ייצג את ברזיל בגילאי הנוער, אך כאשר נדרש לבחור באיזו נבחרת בוגרת לשחק, בחר לייצג את בוליביה. בספטמבר 2007, הודות להצטיינותו במדי קרוזיירו, זומן מורנו לראשונה לסגל נבחרת בוליביה, והבקיע את שער הבכורה בנובמבר 2007, במשחק מוקדמות מונדיאל 2010 נגד נבחרת ונצואלה. באפריל 2009 היה מורנו אחד מהמבקיעים בניצחון הסנסציוני של נבחרת בוליביה בתוצאה 6-1 על נבחרת ארגנטינה במוקדמות מונדיאל 2010. עם זאת, בוליביה לא העפילה למונדיאל 2010 עצמו.
בשנת 2011 השתתף מורנו עם נבחרת בוליביה בקופה אמריקה 2011, ממנה הודחה בוליביה בשלב הבתים. לאחר כישלון נבחרת בוליביה להעפיל גם למונדיאל 2014, מורנו השתתף עם בוליביה גם בקופה אמריקה 2015, והבקיע את השער השלישי לבוליביה בניצחון 3-2 על נבחרת אקוודור, שהיה הניצחון הראשון של בוליביה בקופה אמריקה מאז קופה אמריקה 1997. ניצחון זה אף העלה בדיעבד את בוליביה לרבע הגמר, גם כן לראשונה מאז 1997, שם הודחה בוליביה לאחר הפסד 3-1 לנבחרת פרו, במשחק בו מורנו הבקיע את השער המצמק לבוליביה.
ב-15 בספטמבר 2015 הודיע מורנו, בצוותא עם חברו לנבחרת רונלד ראלדס, על פרישה מהמדים הלאומיים, לאור חילוקי דעות עם המאמן החדש, חוליו ססאר בלדביאסו. לאחר שבלדביאסו הוחלף בגיירמו אנחל אויוס במהלך שנת 2016, חזר מורנו לנבחרת. בקיץ 2019 זומן מורנו לסגל הבוליביאני לקופה אמריקה 2019. מורנו הבקיע שער אחד, בהפסד 3-1 לפרו בשלב הבתים. מורנו ובוליביה הודחו מהקופה אמריקה בתום שלב זה עם שלושה הפסדים.
