Pietro Marcello nait à Caserte en 1976. Reçu à l’Académie des beaux-arts, il y étudie la peinture. Autodidacte, il enseigne par la suite en univers carcéral. De 1998 à 2003, il organise et gère la programmation des rendez-vous cinématographiques Cinedamm à Naples, dont il est l’un des co-fondateurs. Sur cette même période, il réalise le documentaire radiophonique Il tempo dei ma­ gliari ainsi que ses premiers courts métrages Car­ ta et Scampia. En 2004, il réalise le documentaire Il Cantiere, ainsi qu’un court-métrage en 2005, La Baracca. C’est avec Il passaggio della linea, présenté en 2007 à la Mostra de Venise et plusieurs fois récompensé, qu’il se forge une réputation internationale. En 2009, à l’initiative de la fondation jésuite San Marcellino de Gênes, il se lance dans la réalisation de son premier long métrage, La bocca del lupo, primé dans le cadre de la 27ᵉ édition du Festival du Film de Turin, prix Caligari et Teddy Award du Meilleur documentaire à la Berlinale de 2010, et primé dans de nombreux autres festivals internationaux. En 2011, il réalise Il silenzio di Pelesjan, présenté lors de la 68ᵉ édition de la Mostra de Venise. Tourné en 16mm, le film est un portrait du grand cinéaste arménien Artavadz Pelechian. En 2015, il réalise Bella e perduta, présenté au Festival du Film de Locarno, et qui recevra de nombreux prix lors de sa présentation dans des festivals internationaux. En 2019, il réalise Martin Eden, présenté en compétition à la 76ᵉ édition de la Mostra de Venise, qui reçoit la coupe Volpi de la meilleure interprétation masculine (Luca Marinelli), le prix David di Donatello de la meilleure adaptation cinématographique, ainsi que le Platform Prize du Festival International de Toronto et le Giraldillo d’or du Festival du Film Européen de Séville. En 2020, il est nominé dans la catégorie meilleur réalisateur des Ciak d’oro. L’année suivante, Pietro Marcello présente Per Lucio (2021), qui recevra le Ruban d’argent 2022 du meilleur documentaire. Co-réalisé avec Alice Rohrwacher et Francesco Munzi, Futura est sélectionné pour la Quinzaine des réalisateurs en 2021. Son film suivant, L’Envol, fait l’ouverture de la quinzaine en 2022. Eleonora Duse, présenté en compétition à la Mostra de Venise en 2025, est son film le plus récent.