Dopo la laurea in Medicina, andò all'Istituto San Lazzaro di Reggio Emilia, diretto dal prof. Tamburini, dove lavorava anche il fisiologo Luigi Luciani suo grande estimatore. Questo fu un periodo molto prolifico per gli studi e per i lavori scientifici prodotti. Questi infatti gli valsero una borsa di studio che gli permise di frequentare gli Istituti di Anatomia Patologica dell'Università di Pavia diretti dal Prof.Golgi, dove si cercava di studiare e ricostruire la struttura del tessuto nervoso e delle cellule nervose con metodi istologici. Qui gli studi fatti e pubblicati portarono al Golgi il Premio Nobel e al Marchi una grande dimestichezza con i metodi utilizzati.