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Spécialisé dans le cyclisme sur piste dans les catégories de jeunes, Samuele Marzoli a notamment été champion d'Europe du scratch espoirs en 2003. Il a également remporté les Sei giorni delle Rose en 2004 avec Giovanni Lombardi.
En 2004, il est devenu professionnel dans l'équipe Lampre. Il a ensuite couru pour l'équipe LPR en 2006 et 2007. En 2008, il est revenu dans les rangs amateurs, au sein de NGC-Pagnoncelli-Perrel. Il a gagné cette année-là la Coppa Caivano[1].