Márcio Vilela ha conseguito una laurea in fotografia presso la Escola Superior de Tecnologia de Tomar e un master in European Master of Fine Art Photography presso lo IED di Madrid.

La sua ricerca riguarda gli studi sul paesaggio e il rapporto tra arte e scienza, e collabora spesso con istituti di ricerca in astrofisica, ingegneria aerospaziale e idrografica, tra gli altri.

Nel 2008 è stato uno dei sette artisti selezionati per il premio Anteciparte. Nel 2010 ha completato una residenza d'artista di due anni presso Carpe Diem Arte y Pesquisa, che ha portato alla mostra personale Mono nel 2012. Nello stesso anno è stato selezionato per il premio Abre Alas 8, organizzato dalla galleria A Gentil Carioca, a Rio de Janeiro. Sempre nel 2012 ha partecipato a una residenza d'artista sull'isola di São Miguel, nelle Azzorre, su invito della Galeria Fonseca Macedo. Questa residenza ha portato, nel 2014, alla mostra Azores e alla pubblicazione di un libro d'artista con lo stesso titolo.

Nello stesso anno, su invito del Museu de Arte Moderna Aloísio Magalhães, ha intrapreso una residenza artistica nella città di Recife, con l'obiettivo di sviluppare un nuovo lavoro sullo studio del paesaggio e del colore. Nel 2015 ha partecipato alla Pico do Refúgio Creative Residencies sull'isola di São Miguel, sviluppando le basi di ricerca per la serie Satellites.