Márcio Vilela est né en 1978 à Recife, Brésil.
Il est diplômé en photographie de l'Escola Superior de Tecnologia de Tomar et titulaire d'une maîtrise de l'European Master of Fine Art Photography de l'IED Madrid.
En 2008, il a été l'un des sept artistes sélectionnés pour le prix Anteciparte. En 2010, il a développé une résidence de deux ans au Carpe Diem-Arte e Pesquisa, qui a abouti à l'exposition solo Mono, en 2012. La même année, il a été sélectionné pour le prix Abre Alas 8, promu par la galerie A Gentil Carioca, à Rio de Janeiro.
En 2012 également, il a participé à une résidence d'artiste sur l'île de São Miguel, aux Açores, à l'invitation de la Galeria Fonseca Macedo. Cette résidence s'est traduite, en 2014, par l'exposition Açores, avec le lancement d'un livre d'artiste du même nom.
En 2014, il a été invité par le Museu de Arte Moderna Aloísio Magalhães à organiser une résidence d'artiste dans la ville de Recife, avec l'intention de développer un nouveau travail sur l'étude du paysage et de la couleur.
En 2015, il a été l'un des artistes invités aux Résidences de création du Pico do Refúgio, à São Miguel.
En 2018, il est l'un des artistes invités à participer à la série Um Artista, de Canal Arte1 Brasil.
Toujours en 2018, il présente le projet Étude chromatique pour le bleu au Musée national de Brasilia.
En 2019, il présente l'exposition Satellites au Musée national d'art contemporain du Chiado, à Lisbonne, au Portugal.
Depuis 2007, il est professeur dans le domaine de la photographie.