Kemartiran Paus Marselinus (paus ke-29) di tahun 304 M mengakibatkan kekosongan kepemimpinan Tahta Suci selama 4 tahun.  Gereja mengalami cobaan berat akibat pembantaian umat Kristen oleh Kaisar Diokletianus (284-305). Pada tahun 308, tiga tahun setelah kematian Diokletianus, barulah para pemimpin umat kota Roma dapat menggelar pemilihan paus. Imam Marsellus kemudian terpilih menjadi paus gereja Katolik yang ke-30. Tidak banyak informasi tentang kehidupan Marsellus I sebelum ia terpilih menjadi paus. Ada tradisi yang menyebutkan bahwa ia telah berkarya sebagai imam di kota Roma pada masa Paus Marselinus. Masa kepausannya cuma berlangsung selama 7 bulan (27 Mei 308-16 Januari 309),  namun memiliki pengaruh besar pada perkembangan gereja.

Ia memimpin umat ditengah situasi yang kacau balau. Pelayanan iman tidak berjalan dan umat tercerai-berai tanpa bimbingan para gembala. Marsellus I berupaya keras menata kembali administrasi Gereja dan mengatasi semua masalah Gereja. Ia membagi Gereja kedalam wilayah - wilayah pelayanan (paroki) di bawah pimpinan seorang imam. Para imam bertugas membimbing umat, terutama para katekumen; melayani sakramen Pengakuan; mendoakan dan turut menguburkan jenazah orang-orang Kristen yang meninggal; dan bersama umat merayakan upacara untuk mengenang para martir. Marsellus I juga membangun sebuah pemakaman baru di Jalan Salaria, Roma.

Upaya Marsellus I menata kembali Gereja terhambat oleh perbedaan pendapat tentang orang-orang Kristen yang pernah mutrad saat menghadapi penganiyaan. Para pengecut ini ingin kembali lagi menjadi Kristen tapi tidak mau menjalani kewajiban bertobat. Marsellus I bertindak tegas dengan menuntut mereka agar terlebih dahulu menerima sakramen tobat dan menjalani penitensi yang berat. Hal ini ditentang oleh banyak orang hingga memuncak menjadi suatu bentrokan berdarah. Karena peristiwa ini, Kaisar Maxentius (306-312), menangkap dan mengasingkan Marsellus I ke luar kota Roma. Ia meninggal sebagai martir pada bulan januari tahun 309  tidak lama setelah tiba di tempat pengasingannya.