Ingressou na magistratura em 24 de novembro de 1986. Exerceu o cargo de promotor de Justiça nas comarcas de Santa Luzia e Vitorino Freire. Foi juiz de Direito nas comarcas de Vargem Grande, Rosário e Imperatriz. Em São Luís, foi juiz da 4ª Vara da Família, da 9ª Vara Criminal e da 2ª Vara da Fazenda Pública. No último ano de atividade como juiz de vara, em 2005, registrou índice de produtividade de 78%, de acordo com dados do perfil funcional elaborado pela Corregedoria Geral de Justiça. Foi juiz da 1ª Zona Eleitoral, de 1997 a 2001. Foi juiz corregedor em quatro gestões: Orville Almeida, Galba Maranhão, Stélio Muniz e Raimundo Cutrim. Nesta última, de janeiro de 2006 até a data da promoção ao cargo de desembargador.
Dentre outros títulos universitários, Marcelo Carvalho Silva foi professor das universidades UFMA (São Luís e Imperatriz), Uniceuma, Escola Superior do Ministério Público e Escola Superior da Magistratura, da qual foi vice-diretor. É autor das obras jurídicas "Decisões Antecipatórias, Cautelares, Liminares e Sentenças" e "Compêndio de Legislação para Concursos e Profissionais". Foi promovido pelo critério de merecimento para o cargo de desembargador no dia 19 de dezembro de 2006.
Durante o Biênio 2018/2019, o desembargador Marcelo Carvalho ocupou o cargo de Corregedor-Geral de Justiça do Maranhão.