Dopo gli studi universitari in informatica, dal 1994 collabora alle attività astronomiche dell'Università di Siena. Dal 2005 è responsabile dell'Osservatorio Astronomico universitario e nel 2010-2012 ne realizza l'automazione e la gestione remota. Nel 2018 diventa membro della Siena Academy of Science, nota come Accademia dei Fisiocritici, una delle più antiche istituzioni scientifiche italiane. Attualmente è Direttore dell’Osservatorio Astronomico dell’Università di Siena. Svolge attività di ricerca nei settori degli asteroidi, stelle variabili, pianeti extrasolari e nuclei galattici attivi (blazar) e ha pubblicato oltre 160 articoli su riviste scientifiche internazionali. Svolge attività didattica a carattere astrofisico con gli studenti del Corso di studi in Fisica e Tecnologie Avanzate, con gli studenti delle scuole superiori coinvolti nei progetti di orientamento e con gli alunni delle scuole di ogni ordine e grado impegnati in percorsi didattici a carattere astronomico. Svolge attività di divulgazione scientifica, partecipando e organizzando ogni anno decine di eventi e di serate di osservazione guidata del cielo. Nel 2019 partecipa alla puntata “Vita extraterrestre” della trasmissione Superquark+, dove racconta la sua scoperta di un pianeta extrasolare col telescopio dell’ateneo senese. Nel 2022 ha pubblicato due articoli sulla rivista “Nature” relativi a approfondite osservazioni di due nuclei galattici attivi. Per il suo impegno nella divulgazione dell'Astronomia, è stato onorato dall'assegnazione del suo nome a un asteroide (55196 Marchini).