Márcio Vilela é licenciado em fotografia pela Escola Superior de Tecnologia de Tomar e tem um mestrado no European Master of Fine Art Photography do IED Madrid.

A sua investigação está relacionada com os estudos da paisagem e a relação entre arte e ciência, estando frequentemente envolvido com instituições de investigação em astrofísica, engenharia aeroespacial e hidrográfica, entre outras.

Em 2008, foi um dos sete artistas selecionados para o prémio Anteciparte. Em 2010, concluiu uma residência artística de dois anos no Carpe Diem Arte e Pesquisa, que resultou na exposição individual Mono, em 2012. No mesmo ano, foi selecionado para o prêmio Abre Alas 8, organizado pela galeria A Gentil Carioca, no Rio de Janeiro. Ainda em 2012, participou numa residência artística na ilha de São Miguel, Açores, a convite da Galeria Fonseca Macedo. Desta residência resultou, em 2014, a exposição Açores e a publicação de um livro de artista com o mesmo título.

Nesse mesmo ano, a convite do Museu de Arte Moderna Aloísio Magalhães, realizou uma residência artística na cidade de Recife, com o objetivo de desenvolver um novo trabalho sobre o estudo da paisagem e da cor. Em 2015, participou das Residências Criativas do Pico do Refúgio, na ilha de São Miguel, desenvolvendo a base de pesquisa da série Satélites.