Tidlige årRediger
Marjanović blev født og voksede op i Boljevac i Østserbien. Selv om han var høj fra en ung alder, er hans familiemedlemmer alle af gennemsnitlig højde: hans far er kun 1,75 m høj. En hypofysesygdom menes at have bidraget til hans gigantisme.
Marjanović begyndte at spille basketball med ungdomsholdene i den Boljevac-baserede klub Rtanj. I en alder af 14 år var han allerede 2,09 m høj, og han begyndte at spille for det serbiske professionelle hold Hemofarm. Han spillede i deres ungdomskategorier indtil sæsonen 2005-06.
Marjanović kom til Hemofarms førstehold, der spillede i Adriatic League, i anden halvdel af sæsonen 2005-06. Han spillede der indtil januar 2007, hvor han blev udlejet til det serbiske ligahold Swisslion Takovo. Efter en halv sæson der vendte han tilbage til Hemofarm. Hans holdkammerater var bl.a. Stefan Marković og Milan Mačvan, som han havde spillet sammen med på det serbiske juniorlandshold.
2010-2012 sæsonerRediger
I sommeren 2010 underskrev Marjanović en treårig kontrakt med CSKA Moskva, på opfordring af Duško Vujošević. Efter Vujošević blev fyret, mistede Marjanović sin plads på CSKA’s førstehold. Den 31. december 2010 blev han udlejet til Žalgiris, indtil slutningen af sæsonen 2010-11.
I juli 2011 skrev han under for Nizhny Novgorod, hvor han blev i en halv sæson. I januar 2012 vendte han tilbage til Serbien og skrev under for Radnički Kragujevac på lån for resten af 2011-12-sæsonen.
Mega VizuraRediger
I juli 2012 skrev Marjanović under på en kontrakt med det serbiske hold Mega Vizura for 2012-13-sæsonen. Han blev udnævnt til MVP i den serbiske liga.
Crvena ZvezdaEdit
2013-14 sæsonEdit
Den 2. juli 2013 underskrev Marjanović en toårig kontrakt med Crvena zvezda. I december 2013 blev han kåret til rundens EuroLeague MVP for 10. runde. I april 2014 blev han sammen med sin holdkammerat DeMarcus Nelson udvalgt til Ideal Team for ABA League-sæsonen 2013-14.
2014-15-sæsonenRediger
I den første kamp i EuroLeague-sæsonen 2014-15 førte Marjanović sit hold til en 76-68-sejr mod Galatasaray, hvor han scorede 22 point og tog 10 rebounds i 28 minutter på banen. Han blev senere udnævnt til rundens EuroLeague MVP for 1. runde. Den 22. november 2014 noterede han sig for 23 point og et karrierehøjde på 17 rebounds, for en samlet indeksværdi på 39 i et dobbelt overtidsnederlag på 103-110 mod Galatasaray. På det tidspunkt var hans 17 rebounds i en enkelt kamp det højeste antal for en spiller i EuroLeague siden 2011-12.
Den 9. april satte han i en kamp mod Panathinaikos EuroLeague-rekord siden sæsonen 2000-01 for flest rebounds i en enkelt sæson med 256 og overgik dermed den tidligere rekord fra Mirsad Türkcan, der havde 248 rebounds i sæsonen 2002-03. Han satte også EuroLeague-rekord for flest dobbeltdoubler i en sæson med 16 og overgik dermed rekorden på 14 fra Tanoka Beard i 2004-05-sæsonen. I løbet af 24 EuroLeague-kampe nåede han i gennemsnit alle karrierens højder på 16,6 point, 10,7 rebounds i ligaen og en rekord (siden EuroLeague 2000-01-sæsonen) på 25,67 i PIR.
Den 2. april 2015 blev han udvalgt til Ideal Team for 2014-15 ABA League-sæsonen. Senere samme måned var han med til at hjælpe sit hold med at vinde 2014-15 ABA League-trofæet i 2014-15. Han blev udnævnt til MVP i ABA League-slutspillet. I maj 2015 blev han valgt til All-EuroLeague First Team.
Den 5. juni 2015 blev Marjanović for tredje sæson i træk kåret som MVP i Serbian Super League efter at have hjulpet sit hold til at nå førstepladsen i den regulære sæson med en rekord på 13-1. Crvena zvezda vandt det serbiske ligamesterskab 2014-15 efter en 3-0-sejr i serien over Partizan Beograd.
San Antonio Spurs (2015-2016)Rediger
Den 17. juli 2015 underskrev Marjanović en etårig kontrakt på 1,2 millioner dollars med San Antonio Spurs. Han fik sin NBA-debut den 30. oktober, hvor han lavede seks point og fem rebounds i Spurs’ 102-75 sejr over Brooklyn Nets. Den 4. december blev han overført til Austin Spurs, San Antonios D-League-afdeling. Han blev kaldt tilbage af San Antonio den 6. december, og dagen efter scorede han 18 point på 8 ud af 10 skud i en 119-68 sejr over Philadelphia 76ers. Den 28. december i en sejr over Minnesota Timberwolves, hvor Tim Duncan var skadet og LaMarcus Aldridge begrænset til seks point, scorede Marjanović 17 point på 7 ud af 7 skud i 14 minutter for at hjælpe Spurs med at besejre Timberwolves med 101-95 og forlænge deres franchise-rekorden for hjemmesejre til 27 kampe (fra 2014-15-sæsonen). To dage senere, i en sejr over Phoenix Suns, blev han den første spiller i Spurs’ franchisehistorie til at score 12 rebounds på 15 minutter eller mindre. Den 21. januar 2016 noterede han 17 point og et karriererekord på 13 rebounds i en 117-89-sejr over Phoenix Suns. Den 20. marts blev han overflyttet til Austin Spurs og fik en tilbagekaldelse to dage senere. Den 23. marts scorede han et daværende karrierehøjde på 19 point i en 112-88 sejr over Miami Heat. Den 13. april, i holdets regulære sæsonfinale, noterede Marjanović sig for karrierehøjde på 22 point og 12 rebounds i en 96-91-sejr over Dallas Mavericks.
Detroit Pistons (2016-2018)Rediger
Efter 2015-16-sæsonen blev Marjanović restricted free agent. Den 7. juli 2016 modtog han et treårigt tilbudsseddel på 21 millioner dollars fra Detroit Pistons. Spurs afviste at matche tilbuddet, og han underskrev med Pistons den 12. juli. Den 5. januar 2017 lavede Marjanović 15 point og et karrierehøjde på 19 rebounds i en 115-114 sejr over Charlotte Hornets. Han havde kun spillet 76 minutter i hele sæsonen før kampen mod Hornets, men med Andre Drummond i foulproblemer og Aron Baynes ude med en skade, måtte træner Stan Van Gundy give Marjanović udvidede minutter. Den 7. april 2017 førte han Pistons an med karrierens højeste antal point på 27 og 12 rebounds fra bænken i en 114-109-sejr over Houston Rockets.
Los Angeles Clippers (2018-2019)Rediger
Den 29. januar 2018 blev Marjanović sammen med Tobias Harris, Avery Bradley, et fremtidigt beskyttet draftvalg i første runde og et fremtidigt draftvalg i anden runde handlet til Los Angeles Clippers i bytte for Blake Griffin, Willie Reed og Brice Johnson. Den 27. februar 2018 scorede han sæsonhøjde med 18 point i en 122-120-sejr over Denver Nuggets.
Philadelphia 76ers (2019)Edit
Den 6. februar 2019 blev Marjanović sammen med sin holdkammerat Tobias Harris handlet til Philadelphia 76ers. I 22 optrædener for 76ers i den regulære sæson lavede Marjanović i gennemsnit 8,2 point og 5,1 rebounds i 13,9 minutter pr. kamp. Han hjalp senere 76ers med at komme forbi Brooklyn Nets i første runde af NBA-slutspillet i 2019, men 76ers blev i sidste ende elimineret af Toronto Raptors i Conference Semi-finalen.
Dallas Mavericks (2019-nutid)Rediger
Den 23. juli 2019 skrev han under med Dallas Mavericks.
Den 11. marts 2020 scorede Marjanovic karrierens højeste score på 31 point, sammen med 17 rebounds, i en 113-97 sejr over Denver Nuggets, i hvad der var den sidste kamp, inden sæsonen blev suspenderet på grund af coronavirus-pandemien.