Latem 2011 Marcelinho podpisał kontrakt z Łudogorcem Razgrad. 6 sierpnia 2011 zanotował w nim swój debiut w pierwszej lidze bułgarskiej w zremisowanym 0:0 domowym meczu z Łokomotiwem Płowdiw. W latach 2012–2020 dziewięciokrotnie z rzędu wywalczył tytuł mistrza Bułgarii. W 2012 i 2014 roku zdobył też Puchar Bułgarii, a także dwukrotnie wywalczył Superpuchar Bułgarii.
1 października 2017 roku w meczu przeciwko Beroe zdobył swoją 57. bramkę ligową, która pozwoliła mu zostać obcokrajowcem z największą liczbą bramek w historii ligi bułgarskiej. Wyprzedził on w tej klasyfikacji innego Brazylijczyka - Marquinhosa. Później rekord ten został pobity przez innego zawodnika Łudogorca - Claudiu Keșerü.
W połowie roku 2019 został odsunięty od zespołu przez trenera Stojczo Stoewa, za liczne naruszenia regulaminu klubu. Do gry w pierwszej drużynie powrócił 18 sierpnia 2019 roku w meczu przeciwko Czernomore Warna, w którym oprócz asysty przy bramce otrzymał czerwoną kartkę na skutek dwóch napomnień.
28 czerwca 2020 roku Marcelinho ogłosił, że po 9 latach opuszcza Łudogorec, pomimo tego że chciał pozostać na kolejny sezon.