Marlos Moreno tuvo sus inicios en la escuela de Leonél Alvares y a los 14 años llegaría a Atlético Nacional. Seis años más tarde llegaría su debut con el primer equipo ante Águilas Doradas, en un partido por Copa Colombia, mientras que por Liga, debutaría en una derrota frente a Deportivo Pasto. En Atlético Nacional hizo ocho goles en 43 partidos disputados.
Moreno fue uno de los grandes descubrimientos de Juan Carlos Osorio, su agilidad, potencia, velocidad, gambeta y definición, fueron algunas de las características por las que el estratega decidió acercarlo al primer equipo. Con tan solo 19 años de edad, Marlos ya había sido campeón de América y se perfilaba como una gran promesa del fútbol profesional colombiano.
Tras una seguidilla de buena actuaciones, su nombre sonó en Inglaterra, más precisamente en el Manchester City. Los ciudadanos decidieron ir a buscarlo y se llevaron por una cifra cercana a los cinco millones de dólares. A los pocos días de vincularse con el equipo Azul, fue cedido al Deportivo La Coruña de España, donde tuvo su debut en el fútbol europeo.
Posteriormente, Marlos iba a tener un paso por el Girona, equipo donde solo jugó una semestre y tuvo muy poca participación. Su nuevo destino seria nuevamente al fútbol sudamericano, pero esta vez a uno de los gigantes del continente, el Flamengo. Juego un año en Brasil pero tampoco fue ese jugador que demostró ser en Nacional.
Después se iría a tierras mexicanas, donde se vistió con los colores del Santos Laguna por escasos seis meses. Otro equipo más a la lista de equipos donde no aportó, ni fue trascendente. Después se convirtió en compañero de Jackson Martínez en el Portimonense de la primera división de Portugal, allí no logró marcar ni un gol y tras el descenso del equipo, tuvo que buscar equipo, nuevamente.
Actualmente milita en el Lommel SK de la segunda división de Bélgica, donde en ocho partidos ha jugado 623 minutos y ha conseguido tres goles. Marlos nunca más volvió a ser el que fue con la camiseta Verdolaga, el derroche de fútbol que desparramaban en cada estadio de Colombia, ahí se quedó. En Europa se quedaron con las ganas de ver por qué se hablaba tanto de ese jugador y por qué lo comparaban con el Tino Asprilla.