Wykształcenie i działalność zawodowa.
W rodzinnych Krzepicach ukończył szkołę podstawową i liceum. Marian Zembala wspominał, że tamtejsi nauczyciele rozbudzili w nim zainteresowanie medycyną. W 1974 ukończył z wyróżnieniem studia na Wydziale Lekarskim Akademii Medycznej we Wrocławiu, otrzymał równocześnie ogólnopolskie wyróżnienie ''Primus Inter Pares''. Od 1975 do 1981 był asystentem i starszym asystentem w Klinice Chirurgii Serca tej uczelni. Po uzyskaniu stopnia doktora nauk medycznych objął stanowisko adiunkta. Od 1980 przez kilka lat przebywał w Holandii na stażu naukowym na Uniwersytecie w Utrechcie, skąd w 1985 powrócił na zaproszenie profesora Zbigniewa Religi, by podjąć pracę w utworzonej wówczas, i kierowanej przez niego, Katedrze i Klinice Śląskiej Akademii Medycznej w Zabrzu. Był uczestnikiem pierwszej udanej transplantacji serca w zespole Zbigniewa Religi. Specjalizował się następnie w zakresie kardiochirurgii. W 1992 habilitował się na podstawie dorobku naukowego oraz rozprawy pt. ''Chirurgiczna reperfuzja mięśnia sercowego w świeżym zawale''{{ludzie nauki|46603|osoba=prof. dr hab. Marian Zembala|data dostępu=2017-02-13}}. W latach 1992-1995 był członkiem rady naukowej World Society of Cardio-Thoracic Surgeons.

W 1993 objął funkcję dyrektora Śląskiego Centrum Chorób Serca w Zabrzu. W 1997 został członkiem Krajowej Rady Transplantacyjnej, a w latach 1997-1999 był prezesem Polskiego Towarzystwa Transplantacyjnego. W 1998 otrzymał tytuł profesora nauk medycznych. Doszedł do stanowiska profesora zwyczajnego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego i kierownika Katedry Kardiochirurgii i Transplantologii. Zajmuje się transplantologią serca i płuc, w 1997 jako pierwszy w Polsce wykonał transplantację pojedynczego płuca. W 2001 jako pierwszy w Polsce przeszczepił choremu płuco-serce, dokonał także zabiegu wszczepienia by-passów 103-letniej pacjentce. W 2011 został przewodniczącym rady naukowej przy ministrze zdrowia, a także krajowym konsultantem z zakresu kardiochirurgii.

Był promotorem kilkunastu prac doktorskich, był członkiem krajowym korespondentem Polskiej Akademii Umiejętności, a także członkiem Komitetu Nauk Klinicznych Polskiej Akademii Nauk, Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego, International Society for Heart and Lung Transplantation. Pełnił funkcję redaktora naczelnego czasopism naukowych Kardiochirurgia i Torakochirurgia Polska oraz Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery. W kadencji 2017-2018 zajmował stanowisko prezesa Europejskiego Towarzystwa Kardio-Torakochirurgicznego (EACTS).

W 2017 ukazał się wywiad rzeka z Marianem Zembalą pt. ''Spotkania. Opowieść o wierze w człowieka'', który przeprowadził Dawid Kubiatowski.

Działalność polityczna.
W 2014 z ramienia Platformy Obywatelskiej uzyskał mandat radnego sejmiku śląskiego V kadencji. Kandydował z pierwszego miejsca w okręgu 5 i uzyskał 27 275 głosów. 15 czerwca 2015 premier Ewa Kopacz poinformowała o wysunięciu jego kandydatury na urząd ministra zdrowia. Następnego dnia został zaprzysiężony na tym stanowisku przez prezydenta Bronisława Komorowskiego.

W wyborach parlamentarnych w 2015 jako kandydat Platformy Obywatelskiej uzyskał w okręgu katowickim mandat poselski, otrzymując 53 610 głosów. 16 listopada 2015 zakończył pełnienie funkcji ministra. W 2019 nie ubiegał się o poselską reelekcję.

Zamieszkał w Tarnowskich Górach. Był żonaty z Hanną, miał czworo dzieci: Michała, Joannę, Pawła i Małgorzatę. W czerwcu 2018 przeszedł udar, od tego czasu poruszał się na wózku.

W filmie ''Bogowie'' (2014) w rolę Mariana Zembali wcielił się Piotr Głowacki. Sam Marian Zembala zagrał w nim epizodyczną rolę członka komisji etyki lekarskiej, przed którą stawił się Zbigniew Religa (grany przez Tomasza Kota).

; Ordery i odznaczenia
* Krzyż Komandorski Orderu Odrodzenia Polski (2011)
* Krzyż Kawalerski Orderu Odrodzenia Polski (2004)
* Order Za Zasługi III stopnia (Ukraina, 2008)
* Krzyż Pro Ecclesia et Pontifice (2012)
* Order Uśmiechu (2005)

; Nagrody i wyróżnienia
* Honorowy obywatel województwa opolskiego (2005), Krzepic (2005), Zabrza (2009)
* Perła Honorowa Polskiej Gospodarki w kategorii nauka (2010)
* Śląska Nagroda im. Juliusza Ligonia (2010)
* Cegła Janoscha (2011), nagroda przyznawana przez katowicką redakcję Gazety Wyborczej dla osób zasłużonych dla krzewienia górnośląskiej tożsamości
* Watykański medal Benemerenti (2012)
* Tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu (2018)
* Lux ex Silesia (2021)

Brak wpisów w Księdze Wpisów.