Né d'un couple franco-italien, Marcello Pagliero passe ses sept premières années en Angleterre ; la famille revient en Italie en 1914. Il fait des études de droit, travaille dans le journalisme (critique littéraire), puis dans le cinéma : d'abord comme traducteur (anglais-italien), puis comme scénariste. Il réalise son premier film en 1943 ;
Roberto Rossellini lui donne le rôle principal de
Rome, ville ouverte. Il écrit aussi le scénario de Païsa. Il mène ensuite une carrière d'acteur et de réalisateur principalement en France où il s'installe en 1947. (
Fils d'un Génois et d'une Française, il est amené en Italie en 1914 pour y suivre sa scolarité, qu'il terminera diplômé en droit. Après avoir collaboré à diverses revues et journaux comme critique littéraire et critique d'art, il commence à se consacrer au cinéma comme traducteur de dialogues de films étrangers, et à partir de 1940, écrit des scénarios pour des films italiens pas très importants.
En 1943, il passe derrière la caméra, mais ses premiers essais de réalisation ne sont pas très heureux ; il commence trois films, mais doit en abandonner deux pour manque de financement et surtout du fait de la détérioration de la situation militaire. Sur le plateau de Scalo merci, il fait connaissance avec
Roberto Rossellini, qui devient un ami et, en 1945, le fait participer comme acteur - il joue un des rôles essentiels du film, celui de l'ingénieur communiste Manfredi, chef de la Résistance - et assistant opérateur, conjointement avec Carlo Di Palma et Gianni Di Venanzo, au tournage de Rome ville ouverte. Avec Rossellini et d'autres, il co-écrit le scénario d'une autre oeuvre essentielle du néoréalisme, Païsa.
En 1946, il réussit à diriger son premier film, Roma città libera, d'atmosphère à première vue néoréaliste, mais en réalité surréelle et merveilleuse (scénario :
Ennio Flaiano,
Cesare Zavattini, Marcello Marchesi ; distribution :
Vittorio De Sica, Andrea Checchi,
Valentina Cortese, Ave Ninchi, Camillo Mastrocinque). Distribué seulement deux ans plus tard, ce film connaît un échec.
Après avoir encore interprété le rôle d'un ingénieur dans le film de Carlo Ludovico Bragaglia, L'altra, il part en France, où il mène une carrière d'acteur dans des films dramatiques et dans des films noirs. En France, il est rebaptisé Marcel Pagliero et comparé à
Jean Gabin. Il y poursuit sa carrière de réalisateur, dirigeant son film le plus important, Un homme marche dans la ville, que beaucoup considèrent comme son chef d'oeuvre.
Il revient en Italie dans les années 50 pour sa seule expérience théâtrale - en 1953 il met en scène, en collaboration avec Luciano Lucignani, une version de La Mandragore de Machiavel - et pour quelques réalisations cinématographiques : en 1954-55, il dirige des films dramatiques comme Vestire gli ignudi et Vergine moderna ou des films d'aventure comme Chéri-Bibi ; après quoi, il retourne définitivement en France où il dirige d'autres films sans importance particulière et apparaît par intermittence comme acteur jusqu'à sa retraite, vers la fin des années 60.