Marquinhos gia nhập đội bóng Bắc London vào tháng 6 năm 2022 với một hợp đồng kéo dài 5 năm và cái giá chuyển nhượng chỉ là 3 triệu Bảng Anh. Tuy nhiên, sự nghiệp của anh tại Arsenal không diễn ra như kỳ vọng.
Giai đoạn đầu mùa giải, Marquinhos chỉ có cơ hội ra sân 6 lần, ghi được 1 bàn thắng và tạo ra 1 kiến tạo. Sau đó, anh được gửi cho mượn tới Norwich, nơi anh có 11 lần xuất trận và ghi 1 bàn thắng tại giải hạng nhất.
Quay trở lại Arsenal vào mùa hè, Marquinhos tiếp tục bị HLV Arteta cho mượn, lần này tới Nantes ở Ligue 1. Tuy nhiên, thời gian của anh ở Pháp không mang lại nhiều thành công khi chỉ có 5 lần ra sân. Mặc dù đã trở lại Emirates Stadium tháng trước, nhưng cơ hội cho Marquinhos vẫn là hạn chế.
Theo thông tin từ tờ Globo, Fluminense đã đạt thỏa thuận chiêu mộ Marquinhos theo một bản hợp đồng mượn với điều khoản mua đứt. Cả hai bên đã đạt thỏa thuận miệng và dự kiến việc ký kết chính thức sẽ diễn ra trong thời gian sớm nhất.
Việc bán Marquinhos vào mùa hè trở nên quan trọng đối với Arsenal, giúp họ giải phóng quỹ lương và tạo điều kiện cho HLV Arteta chiêu mộ thêm những cầu thủ mới. Mặc dù có nhiều mục tiêu trên tầm ngắm, nhưng áp dụng luật công bằng tài chính ở Premier League buộc Arsenal phải cân nhắc kỹ lưỡng để tránh vi phạm quy tắc.