W zimowym okresie 2008 Włoch podpisał kontrakt z brazylijską stajnią Piquet Sports, na udział w Azjatyckiej GP2. W ciągu dziesięciu wyścigów, Marcello ani razu jednak nie sięgnął po punkty. Najlepiej zaprezentował się podczas drugiego wyścigu, na malezyjskim torze Sepang, gdzie został sklasyfikowany na dziewiątym miejscu.
W dalszej części sezonu Włoch był skupiony ponownie na startach w Międzynarodowej oraz Włoskiej Formule Master. W pierwszej z nich zwyciężył w jednym wyścigu, zajmując w klasyfikacji 11. lokatę. We włoskim cyklu z kolei po raz pierwszy w karierze sięgnął po tytuł mistrzowski (odniósł dwie wygrane).
W tym samym roku Puglisi dostał szansę debiutu w głównym cyklu GP2. We włoskim zespole Durango zastąpił wówczas swojego rodaka Davide Valsecchiego. Oba wyścigi na ulicznym obiekcie Monte Carlo zakończył jednak na odległej siedemnastej i dziewiętnastej pozycji. Po zaledwie jednym weekendzie, jego miejsce zajął Brytyjczyk Ben Hanley.
W 2009 roku wziął udział w pierwszej rundzie Międzynarodowej Formuły Master. Pierwszego wyścigu nie ukończył, natomiast w drugim dojechał na szóstej lokacie. Uzyskane punkty sklasyfikowały go na 19. miejscu, w ogólnej punktacji. W sezonie 2010 ponownie miał startować w barwach ekipy ADM Motorsport.