Dopo aver studiato corno al Conservatorio “A. Vivaldi” di Alessandria con Giacomo Zoppi, Marcello Rota ha studiato composizione con Felice Quaranta e direzione d'orchestra con Igor Markevitch e Franco Ferrara all'Accademia di Siena.
Ha svolto attività solistica nelle più prestigiose istituzioni musicali italiane ed europee a Milano, Vienna, Berlino, Monaco, Amburgo, Parigi e Salisburgo, incidendo per la Frequenz, Fonè, Bongiovanni (premio 1993 “L'Opera” miglior CD con Mariella Devia) ed Edelweiss.
Dal 1980, dopo aver ottenuto il secondo premio alla rassegna “Giovani Direttori d'Orchestra” indetta dalla RAI, è stato più volte invitato a dirigere l'Orchestra Sinfonica della RAI di Torino, l'Orchestra del Teatro di San Carlo di Napoli, del Teatro Carlo Felice di Genova, del Teatro Massimo di Palermo, dell'Opera di Roma, quelle dell'Arena di Verona e di Cagliari, l'Orchestra Sinfonica
“A. Toscanini” di Parma, I Filarmonici di Torino, l'Orchestra Filarmonica Italiana, l'Orchestra della Svizzera Italiana, l'Orchestra Sinfonica Siciliana, l'Orchestra
della Staatsoper di Monaco, la Nordwestdeutsche Philharmonie, Baden-Baden Philharmonie, l'Orchestra Sinfonica della Galizia, Filarmonica di Gran Canaria, Royal Philharmonic Orchestra, l'Orchestra Filarmonica di Mosca e il Coro di Praga.
Nel 1996/7 ha diretto nelle più prestigiose sale da concerto d'Europa quali il Concertgebouw di Amsterdam, la Musik Halle di Amburgo, la Royal Albert Hall di Londra, il Palais des Beaux Arts di Bruxelles, l'Elizabeth Halle di Anversa, la Filarmonica di Monaco, di Berlino, di Mannheim; nelle stagioni successive, all'Accademia di Santa Cecilia di Roma, in Libano, Portogallo, Messico, Cile, Argentina, Brasile, Usa, alla guida dell'Orchestra Sinfonica di Xalapa, Sinfonica del Cile, Filarmonica di Buenos Aires, Sinfonica di Rio de Janeiro, San Diego Symphony, Vancouver Symphony, Hollywood Bowl Orchestra, New Jersey, Naples, Hartford Symphony, Teatro Nazionale di Belgrado, Comunale di Bologna e ancora con la Royal Philharmonic negli Stati Uniti, in Irlanda al Festival di Wexford con la National Symphony Orchestra.
Molti i famosi solisti accompagnati, tra i quali ricordiamo Baumann, Bruson, Diaz, Gasdia, Geringas, Martinucci, Nucci, Rampal, Ricciarelli, Rostropovic, Sitkovetsky. Memorabile è stata la partecipazione, con Andrea Bocelli e l'Orchestra Toscanini di Parma, al concerto di Bologna del 22° Congresso Eucaristico alla presenza di Giovanni Paolo II e trasmesso in mondovisione.
Ampio è il repertorio lirico, con trenta titoli eseguiti e particolare attenzione a Rossini, Bellini, Donizetti, Verdi e Puccini le cui opere ha diretto riscuotendo notevole successo di pubblico e critica.