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 diesem Theater schuf Goecke im Jahr 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 Compagnien wie zum Beispiel für das Les Ballets de Monte Carlo, das Norwegische Nationalballett, das Pacific Northwest Ballet Seattle oder das 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 Der 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 in Stuttgart als Artist in Residence verbunden, in den Jahren von 2019-2023 war er außerdem Ballettdirektor des Staatsballetts Hannover.
Von den über neunzig Werken, die Goecke innerhalb von wenigen Jahren geschaffen hat, werden viele auch von Compagnien einstudiert, für die sie nicht ursprünglich geschaffen wurden, so zum Beispiel in Tel Aviv, Sao Paulo, von Les Grands Ballets Canadiens de Montréal, vom Canadian National Ballet, Ballett-Theater München, Finnish National Ballet Helsinki, Stanislawsky Theater Moskau, Ballett Zürich, von der Deutschen Oper am Rhein Düsseldorf und der Wiener Staatsoper.
Goecke wurden mehrere internationale Preise zugesprochen, unter anderem 2005 der Kulturpreis des Landes Baden-Württemberg, 2006 der „Nijinsky Award Monte Carlo“, 2015 „Choreograf des Jahres“ in der Kritikerumfrage der Zeitschrift Tanz, 2017 der Niederländische Tanzpreis „Zwaan“, sowie der italienische Preis „Danzadanza“ für die beste Choreografie des Jahres. Das damit prämierte abendfüllende Werk Nijinski, das er 2016 für Gauthier Dance in Stuttgart geschaffen hat, wird seitdem mit großem Erfolg weltweit auf Tournéen gezeigt. 2018 wurde er mit seinem bei NDT uraufgeführten Stück Wir sagen uns Dunkles für den „Prix Benois de la Danse“ nominiert. 2022 wurde er sowohl mit dem Jiří-Kylián-Ring als auch mit dem Deutschen Tanzpreis ausgezeichnet.
Zu seinen jüngsten Erfolgsarbeiten gehören das abendfüllende Stück A Wilde Story, inspiriert vom Leben und Wirken des Schriftstellers Oscar Wilde, das im Jahr 2022 für das Staatsballett Hannover geschaffen wurde sowie das 2023 entstandene In The Dutch Mountains für das Nederlands Dans Theater.