Михаил Марченко родился 11 ноября 1969 года в селе Войтовцы Липовецкого района Винницкой области. В 1976 году его мама – Вера Ефимовна Щербань, приехала в Подмосковье. Устроилась на Тонкосуконную фабрику, а также работала дома по хозяйству. Сына определила в поселковую школу.

Михаил с 14 лет начал готовить себя к службе в армии. С 1988 по 1989 годы он проходил срочную службу в рядах Вооруженных Сил. Присягу принимал в Кировобаде (Гянджа). В 1989 году поступил в Рязанское высшее воздушно-десантное командное Краснознамённое училище.

В 1993 году Михаил Петрович был зачислен в Группу «А». За время службы в подразделении он неоднократно участвовал в сложных оперативно-боевых операциях по пресечению актов террора. В составе своего отдела шесть раз выезжал в командировки на Северный Кавказ.

Был награждён медалью «За отвагу», медалями ордена «За заслуги перед Отечеством» I и II степеней с изображением мечей.

Во время штурма больницы в городе Будённовске, когда один из командиров «Альфы» крикнул Марченко, чтобы тот прикрыл его огнём, Михаил выдвинулся из-за укрытия и, присев на колено, отстрелял магазин патронов и весь имевшийся у него боезапас. Тем самым он помог вывести из-под обстрела раненого сотрудника «Альфы». Его камуфляж после той спецоперации, где он получил ранение в ногу, был посечён пулями и осколками.

12 февраля 2002 года майор Марченко входил в группу, проводившую рекогносцировку в чеченском селе Старые Атаги, являвшемся укреплённым оплотом ваххабитов. Вместе с майором Борисом Курдибанским они прикрывали двух оперативных сотрудников из Красноярска. Рекогносцировка обернулась разведкой боем. Сотрудники ФСБ попали в засаду и сражались до конца…

Операция по поиску сотрудников ФСБ находилась на личном контроле у президента России Владимира Путина. О гибели офицеров ФСБ ему доложили первому – прямо из Чечни.

Указом № 337 от 4 апреля 2004 года майор Марченко был награждён орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени с изображением мечей.

Похоронен на кладбище посёлка Свердловский.

Имя Михаила Марченко носят школа и улица в городском поселении Свердловский городского округа Лосино-Петровский Московской области. На базе школы ежегодно проходят состязания среди мальчиков на кубок Михаила Марченко и проводится Всероссийский турнир по дзюдо, посвященный памяти Михаила Петровича. В 2015 году выпускники свердловской школы сняли документальный фильм «Герой антитеррора», посвящённый майору Марченко.