Magistrat del Tribunal Suprem des de 2014. Va ingressar a la carrera judicial el 1981 per la via del torn lliure. Va ser jutge instructor a Almendralejo i Mèrida (1981-1989) i titular del Jutjat penal número 1 de Salamanca (1989-1998) abans de ser nomenat magistrat de la Secció única de l'Audiència Provincial de Segòvia, que va presidir fins al seu nomenament a l'alt tribunal.

Magistrat de la Sala Penal del Tribunal Suprem des de 2007 i un dels fundadors de l'Associació Jutgesses i Jutges per a la Democràcia (JPD), de perfil progressista. Va ingressar a la carrera judicial el 1976 per l'accés de torn lliure i la major part de la seva carrera l'ha desenvolupat a Galícia. Va ser jutge instructor a Pontevedra entre 1984 i 1989 i membre de la Secció número 2 de l'Audiència Provincial des del 1989 fins el 2007. Ha exercit també com a jutge instructor a Lena, la seva primera destinació, i Avilés. També va passar per l'Audiència d'Àlaba.

És el magistrat més veterà de la Sala Segona del Tribunal Suprem, en la qual va entrar amb tan sols 43 anys el 1998. En els anys 80 també es va convertir en el vocal més jove del CGPJ. De perfil moderat va ser un dels fundadors de l'Associació Judicial Francesc de Vitòria. Va ingressar a la carrera judicial el 1979 per l'accés de torn lliure i va ser jutge instructor en Azpeitia, Lerma, Móstoles i Madrid. També va ser magistrat de l'Audiència de Madrid abans d'ingressar en el Suprem. Martínez Arrieta era el nom que sonava per a substituir a Marchena al capdavant de la Sala Segona si aquest hagués estat nomenat president del CGPJ.

Magistrat del Tribunal Suprem des del 2007 i president de la Sala Segona, encarregada del judici del procés, des del novembre de 2014. Fiscal de carrera, ha estat representant del Ministeri Públic en el Suprem i fiscal de sala en cap de la Secretaria Tècnica de la Fiscalia General de l'Estat. De perfil conservador, PP i PSOE van acordar el seu nom com a futur president del Consell General del Poder Judicial i president del Suprem, però Marchena va renunciar reivindicant la seva "independència" després de sortir a la llum un missatge de whatsapp del portaveu del PP al Senat en el qual aquest feia gala que el seu nomenament els permetria controlar la Sala Segona "des de darrere". Els processaments li van recusar per aquest motiu a fi d?apartar-lo del judici del procés, però el Suprem el va rebutjar.

Magistrat del Tribunal Suprem des del 2004 i membre de l'Associació Professional de la Magistratura, de perfil conservador. Va ingressar a la carrera judicial el 1979 i va ascendir a magistrat el 1983. Va ser jutge d'instrucció a Aguilar de la Frontera (Còrdova), Vitòria, Ciudad Real i Còrdova. El 1998 es va incorporar com a magistrat a la Secció Segona de l'Audiència Provincial de Còrdova, on va romandre fins al seu nomenament en el Suprem.

Magistrat del Tribunal Suprem des del 2012, quan va ser nomenat en el torn corresponent a juristes de reconeguda competència. Va ingressar a la carrera fiscal el 1983 i, com a conseqüència, va treballar en el Gabinet Tècnic de la Fiscalia General de l'Estat. Va formar part de la comissió d'experts per a la reforma del Codi Penal el 2012 i 2013. Ha estat professor a l'Institut d'Empresa (1985-2012) i de Dret Processal a la Universitat Complutense.

El 2014 es va convertir en la primera dona a ser nomenada magistrada de la Sala Segona del Tribunal Suprem després de presidir l'Audiència Provincial de Madrid des de 2008. De perfil progressista, va ingressar a la carrera judicial per l'accés del torn lliure en 1984 i ha estat jutgessa d'instrucció a Linares, Aranjuez, Leganés i Madrid capital, on va investigar el cas Roldán. El 1996 va obtenir plaça de magistrada a l'Audiència Provincial de Madrid.