El gener de 1646 es va inscriure a la Universitat de Bolonya. El 1649 moriren els seus dos pares i ell va haver d'ocupar-se dels seus vuit germans i decidí fer-se metge especialitzant-se en anatomia. A la Universitat l'autoritat de Galè encara no es discutia
El 1656, essent ja metge, invitat per l'arxiduc Leopold de Toscana, va passar a ser professor a la Universitat de Pisa, allà va ser membre de l'Accademia del Cimento, que pretenia ser hereva del ciència de Galileu. El seu amic el matemàtic Giovanni Alfonso Borelli el va introduir a l'observació de la ciència segons els principis de Descartes i considerar els animals dintre de la mecànica. També Malpighi entrarà i continuarà tota la seva vida en l'ús del microscopi
El 1659 tornà a la Universitat de Bolonya i allà va fer les seves primeres observacions importants al microscopi.
La seva principal aportació va ser l'observació dels capil·lars, comunicacions arterio-venoses del pulmó i ramificacions bronquials, que recull la seva obra De Pulmonibus epistolae (1661).
En una sèrie de cartes dirigides a Borelli, Malpighi descriu l'estructura fina dels pulmons.
Amb la descripció dels alvèols Malpighi assentà les bases per una teoria de la respiració i demostrà que el sistema de circulació de la sang proposat per William Harvey era efectivament tancat. Després Malpighi es traslladà a la Universitat de Messina. Publicà el 1665 tres opuscles: De lingua, De cerebro i De externo tactus organo, centrat sobre els sentits del gust, sobre el funcionament del cervell i sobre el sentit del tacte.
En l'obra De viscerum structura Malpighi posa en evidència el complex sistema del fol·licles, tubs i vasos dels ronyons.
Va col·laborar amb la Royal Society de Londres que des de 1669 publicarà totes les seves obres i el 1687 la Royal Society publicà l'Opera omnia de Malpighi.
El 1691 el cardenal de Bolonya Pietro Antonio Pignatelli va ser elegit papa (Innocenci XII) ell va voler que Malpighi anés a Roma i va ser nomenat "cameriere segreto partecipante", un títol equivalent a monsenyor.
Obra
De pulmonibus observationes anatomicae (Observations anatomiques sur les poumons), Bologne, Giovanni Battista Ferroni, 1661 ; La Haye 1663 ; Leyde 1672 ; Francfort 1678.
Edició de 1672 [arxiu], dins el mateix volum que De pulmonum substantia et motu diatribe de Thomas Bartholin, Leyde, F. Lopez, 1672.
en italien, par L. Belloni, Milan, 1958.
Epistolæ anatomicæ de cerebro ac lingua, Bolonya, 1665.
De externo tactus organo anatomica observatio, Napols, 1665.
Dissertatio Epistolica de formatione pulli in ovo. Londres 1666, 1674.
↑Asimov, Isaac. «Malpighi, Marcello». A: Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología : la vida y la obra de 1197 grandes científicos desde la antigüedad hasta nuestros dias (en castellà). Nueva edición revisada. Madrid: Ediciones de la Revista de Occidente, 1973, p. 110. ISBN 8429270043.