Produto do celeiro da Juventus, Claudio Marchisio é um dos pilares do clube desde a mais tenra idade. Capitão das equipes de juniores pelas quais passou, o meio-campista de personalidade forte faz parte das grandes esperanças bianconeri.

Na temporada 2006/07, sob o comando do técnico Didier Deschamps, Marchisio participou ativamente do retorno da "Velha Senhora" à primeira divisão desde que estreou na equipe principal do clube, no dia 29 de outubro de 2006. Na temporada seguinte, para que ganhasse mais ritmo de jogo, ele foi emprestados ao Empoli, com quem disputou 26 partidas.

De volta a Turim no segundo semestre de 2008, Marchisio logo recebeu a sua primeira chance na Liga do Campeões da UEFA, no empate em 1 a 1 com o Artmedia de Bratislava pela terceira rodada da fase preliminar. Eleito o décimo melhor jogador jovem da Europa pelo jornal britânico The Times no dia 14 de janeiro de 2009, Marchisio conquistou pouco a pouco a condição de titular no luxuoso plantel da Juve.

O jogador passou por todas as seleções de juniores da Itália e conta com 13 participações na equipe sub-21 do país. Ele disputou o Torneio Olímpico dos Jogos de Pequim em 2008, mas, vítima de uma lesão muscular grave, entrou em campo apenas uma vez. Com isso, demorou um pouco mais para que o atleta explodisse.

O técnico da seleção principal, Marcello Lippi, andava à procura de um jogador com as características de Marchisio e, no dia 12 de agosto de 2009, o meia estreou com a camisa da Azzurra em um amistoso com a Suíça. Alguns dias mais tarde, ele foi convocado novamente para enfrentar a Bulgária pelas eliminatórias para a Copa do Mundo da FIFA 2010, antes de voltar a aparecer em uma amistoso com Camarões realizado em março.