Seine Ballettausbildung absolvierte Marco Goecke ab 1988 an der Ballettakademie der Heinz-Bosl-Stiftung München sowie am Königlichen Konservatorium Den Haag, wo er 1995 sein Diplom erhielt. Darauf folgten Engagements an der Staatsoper Berlin und am Theater Hagen, an dem er 2000 seine erste Choreografie mit dem Titel Loch. Es folgten mehrere Choreografien für die Noverre-Gesellschaft mit Tänzer:innen des Stuttgarter Balletts und eine Einladung an das New York Choreographic Institute. Im Juli 2003 gewann Goecke den Prix Dom Pérignon in Hamburg mit dem Stück Blushing, getanzt vom Stuttgarter Ballett. In den Jahren danach erhielt er zahlreiche Aufträge für internationale Kompanien wie zum Beispiel Les Ballets de Monte Carlo, Norwegisches Nationalballett, Pacific Northwest Ballet Seattle oder Staatsballett Berlin.
Mit der Spielzeit 2005/2006 wurde Marco Goecke zum Hauschoreografen des Stuttgarter Balletts ernannt und kreierte im Dezember 2006 dort sein erstes Handlungsballett Nussknacker, das später auch für den ZDFtheaterkanal verfilmt wurde. Von 2006 bis 2012 hatte Goecke den Titel des Hauschoreografen auch beim Scapino Ballet Rotterdam inne. Ab der Spielzeit 2013/2014 wurde er Associate Choreographer beim renommierten Nederlands Dans Theater. 2019 bis 2023 war er Gauthier Dance als Artist in Residence verbunden, von 2019-2023 außerdem Ballettdirektor des Staatsballetts Hannover.
Von seinen über neunzig Werken, werden viele weltweit von Kompanien wiedereinstudiert, so u.a. vom Canadian National Ballet, Stanislawsky Theater Moskau, Ballett Zürich oder der Wiener Staatsoper.
Goecke wurden mehrere internationale Preise zugesprochen, u.a. 2005 der Kulturpreis des Landes Baden-Württemberg, 2006 der Nijinsky Award Monte Carlo, 2015 Choreograph des Jahres in der Kritikerumfrage der Zeitschrift Tanz, 2017 der Niederländische Tanzpreis Zwaan sowie der italienische Preis Danzadanza für die beste Choreografie des Jahres. 2018 wurde er mit seinem bei NDT uraufgeführten Stück Wir sagen uns Dunkles für den Prix Benois nominiert. 2022 wurde er sowohl mit dem Jiří-Kylián-Ring als auch dem Deutschen Tanzpreis ausgezeichnet.
Zu seinen jüngsten Erfolgsarbeiten gehören das abendfüllende Stück A Wilde Story über den Schriftsteller Oscar Wilde für das Staatsballett Hannover sowie das 2023 entstandene In The Dutch Mountains für das Nederlands Dans Theater.