Profesyonel kariyerinin çoğunu (dokuz yıl) Valencia'da geçiren oyuncu takımıyla iki La Liga şampiyonluğu kazanmııştır. Sevilla, Villarreal ve Deportivo'da da oynadığı 13 sezon boyunca toplam 330 maça çıkmış ve 11 gol atmıştır.
Marchena, profesyonel kariyerine 18 yaşında memleketinin kulüplerinden Sevilla'da başladı. Takım o zamanlar ikinci ligde mücadele ediyordu. 1999-2000 sezonundaLa Liga'daki ilk maçına 22 Ağustos 1999 tarihinde, evinde 2-2 berabere kaldıkları Real Sociedad karşısında çıktı.[4]
Sevilla sezon sonunda küme düştükten sonra Marchena, Portekiz'in Benfica takımına transfer oldu.[5] Gol attığı CF Os Belenenses (1-0) ve SC Salgueiros (2-1) maçlarında takımı galip gelse de,[6] ödeme sorunları nedeniyle 2000 yılının sonunda takımdan ayrıldı.[7]
Valencia
Marchena, 2001 yazında ülkesine döndü ve Zlatko Zahovič ile karşılıklı takas olarak Valencia ile dört yıllık sözleşme imzaladı.[8]Miroslav Đukić'in yaşlanmasından dolayı trasnfer edilen futbolcu, yavaş yavaş ilk 11'e girdiği takımının ilk sezonunda (16 maç) 30 yıl aradan sonra takımı adına ilk şampiyonluğunu yaşadı.
6 Mart 2007'de Inter ile yapılan Şampiyonlar Ligi maçında Marchena, takım arkadaşı David Navarro ile tartıştı. Navarro, Inter oyuncusu Nicolás Burdisso'yla sözlü atışmadan sonra Burdisso'ya yumruk atmıştı ve onun burnunu kırmıştı. Burdisso'nun takım arkadaşları, soyunma odasına kadar Navarro'yu kovaladı.
Sonuç olarak Marchena, Navarro ve diğer birkaç Inter oyuncusu, soruşturmanın ardından UEFA tarafından "kaba sportmenlik dışı davranış" ile suçlandı.[12] Her iki kulüp de 106.000 £ para cezasına çarptırılırken, Marchena dört maç ceza aldı. Euro 2008'den sonra yeni sezonun ilk iki ayını sakatlık nedneiyle kaçırmasına rağmen takım arkadaşları tarafından takımın yeni kaptanı olarak seçildi.[13]
1 Ağustos 2010 yılında Marchena, Villarreal CF ile üç yıllık sözleşme imzaladığında 31 yaşındaydı.[16] Takımı adına ilk resmî maçına 18 gün sonra Avrupa Ligi'nde evlerinde 5-0 yendikleri FC Dnepr Mogilev karşısında çıkarken, maçın açılış golünü attı.[17]
Yine her iki savunma pozisyonunda da forma giyen Marchena, ikinci golünü 7 Nisan 2011 tarihinde aynı turnuvanın çeyrek final birinci ayağında, evinde 5-1 yendikleri FC Twente'ye attı.[18]2011-12 sezonunun sonunda sözleşmesinin feshedilmesinin ardından, küme düşen takımdan ayrıldı.[19]
2014 yılında Deportivo'nun birinci lige geri dönmesinin ardından Marchena kulüpten ayrıldı.[23] 1 Ağustos 2015 tarihine kadar boşta kalan futbolcu, Indian Super League takımı Kerala Blasters'a transfer oldu.[24] Sakatlığı nedeniyle sezonun başlangıcını kaçırdıktan sonra,[25] ilk maçına 18 Ekim'de evlerinde 1-0 yenildikleri Delhi Dynamos FC karşısında çıktı.[26] 4 Kasım'da kişisel sebeplerden dolayı takımdan ayrıldı.[27]
Amatör oyuncularla CD Gerena'da antrenmanlar yaptıktan sonra Marchena, Ocak 2016'da futbolu bıraktığını açıkladı.[28] Gelecek yıl 7 Haziran'da ilk kulübü Sevilla'ya C takımın yardımcı antrenörü olarak geri döndü.[29]
Marchena, Güney Kore ve Japonya'da yapılan 2002 FIFA Dünya Kupası'nın kadrosunda yer alsa da, A millî takımla ilk maçına 21 Ağustos 2002 tarihinde Budapeşte'de Macar efsane Ferenc Puskás'ın jübile maçında çıktı.[31] Daha sonra Euro 2004 kadrosunda yer aldı ve kadroda son dakika kararı ile teknik direktör Iñaki Sáez tarafından takımını savunmada desteklemek amacıyla stratejik bir hamle olarak seçti.[32] Turnuvada başarılı olamayan İspanya adına grup maçlarında iki maça çıktı, ancak iki kez sarı kart aldı.
Yeni teknik direktör Vicente del Bosque, Marchena'nın yerini yavaş yavaş Gerard Piqué'ye vermeye başladı, ama yine de onu 2009 FIFA Konfederasyonlar Kupası ve 2010 Dünya Kupası kadrosuna çağırdı.[37] 29 Mayıs 2010 tarihinde çeyrek finalde 1-0 yendikleri Paraguay karşısında ikisi uzatmalar olmak üzere altı dakika oynadı.[38] Oynadığı bu maç, Marchena'nın millî takımda üst üste yenilgisiz oynadığı 50. maç oldu ve bu rekorun önceki sahibi olan Garrincha'yı (49) geçti.[39]
Haziran 2018'de Sevilla, Marchena'nın Rusya'daki Dünya Kupası için Fernando Hierro'nun teknik ekibine katılmasına izin verdi.[40]
^"Festival de goles en El Madrigal" [Goal festival at El Madrigal] (İspanyolca). UEFA. 19 Ağustos 2010. 28 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Nisan 2017.