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 wyborach samorządowych w 2014 z ramienia Platformy Obywatelskiej uzyskał mandat radnego Sejmiku Województwa 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 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.