Apelidado de The Matrix, ele foi selecionado pela franquia de Phoenix no draft de 1999. Jogando lá, Marion foi selecionado para o Jogo das Estrelas da NBA, pela primeira vez na temporada 2002–03. Na temporada 2005–06 ele teve seu ápice, anotando médias de 21,8 pontos, 11,8 rebotes, 1,7 tocos e 2 roubadas de bola por jogo. Apesar de ter vivido seu melhor momento no Suns, não conseguiu ser campeão e, posteriormente, depois de desentendimentos sobre sua renovação de contrato, foi envolvido na troca que o levou para o Miami Heat em 2008.[2] No ano seguinte, Marion foi novamente trocado, dessa vez ao Toronto Raptors.[3]
Em julho de 2009, se transferiu ao Dallas Mavericks, e foi com a camisa da equipe que ele chegou ao título da NBA pela primeira vez na temporada 2010–11, Marion teve importante papel, principalmente nas finais.
Em 2014, ele assinou com o Cleveland Cavaliers, atuando até 2015. Após o vice-campeonato dos Cavaliers, Marion anunciou sua aposentadoria da NBA. Ele encerrou a carreira aos 37 anos, com médias de 15,2 pontos, 8,7 rebotes e 1,9 assistências.[4]