Marco Arana es hijo de dos profesores, y el segundo de cuatro hermanos.1 Su madre Alcina Zegarra, natural de Pataz en La Libertad, fue profesora en un campamento minero y su padre César Arana nació en Cajamarca en donde ejerció como profesor del área rural.
Sus estudios de educación primaria los hizo en la escuela de los Hermanos Maristas en Cajamarca y la secundaria en el colegio Experimental Antonio Guillermo Urrelo. Participó desde muy joven en las comunidades cristianas juveniles, desarrollando actividades de labor social.
En 1979 a los 17 años ingresa al Seminario Mayor San José de Cajamarca, y a su vez inició sus estudios de sociología en la Universidad Nacional de Cajamarca, especializándose en el área de desarrollo rural.2 En paralelo llevó cursos de filosofía.
En 1985 llega a Lima para continuar sus estudios seminarísticos y en 1989 termina sus estudios de teología en el Instituto Superior de Estudios Teológicos Juan XXIII. Durante este periodo radicó en el distrito de San Juan de Lurigancho y en 1990 es finalmente ordenado sacerdote diocesano.
En 1994 tuvo la oportunidad de viajar a Roma para estudiar teología en la Universidad Gregoriana de Roma, de la cual se graduó con honores.
Realizó una maestría en Sociología (1997-1998) especializándose en Gestión y Políticas Públicas en la Pontificia Universidad Católica del Perú gracias a una beca de estudios del Consejo Inter-universitario Belga. Su tesis fue la primera en el Perú sobre conflictos socio-ambientales,[cita requerida] lo cual le permitió nuevamente graduarse con honores.
Al año siguiente (1999) en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Cajamarca siguió un diplomado que duró un año sobre agua y saneamiento.
En el 2002 viaja a Estados Unidos para complementar su formación académica con un diplomado en Gerencia Social en el Instituto Interamericano de Desarrollo Social en Washington.
En 1985 fue invitado al distrito de Hualgayoc, donde operan las minas más antiguas de Cajamarca, para realizar un video documental sobre la minería y el impacto de esta sobre la agricultura, donde pudo apreciar las insanas condiciones en las cuales adultos y niños se internaban en la mina, hasta mil metros bajo el nivel del mar sin cascos ni zapatos.
Cinco años más tarde y ya ordenado sacerdote desarrolló un programa de comedores parroquiales en la comunidad de Porcón. Las actividades fueron ampliándose llegando a impartir cursos de nutrición, cuidado de niños y jornadas de desparasitación. Posteriormente y con la ayuda de la comunidad logró fundar el Colegio Cristo Ramos de Porcón, el cual permite que jóvenes de escasos recursos tengan acceso a una educación secundaria de calidad.
En 1993 con la ayuda del Centro Episcopal de Acción Social denunció la expropiación de tierras de los campesinos por parte de la empresa minera Newmont y Buenaventura, cuyos funcionarios norteamericanos finalmente aceptaron su responsabilidad y pagaron una indemnización a los afectados.
En 1999 formó EcoVida, la primera organización ecológica del Perú, junto con jóvenes activistas, biólogos, sociólogos y educadores de la Universidad Nacional de Cajamarca. Con esta organización realizaron varias iniciativas como la "Campaña para salvar el río San Lucas" y la "Toma de conciencia sobre la quema de plástico".
Otra de las iniciativas que desarrolló fue la creación de brigadas de educadores ambientales, que contó con el apoyo de las Hermanas Franciscanas y que tenía como objetivo ayudar a la población en la formación de biohuertos y en la instalación de cocinas mejoradas.
En el 2002 crea el Grupo de Formación e Intervención para el Desarrollo Sostenible (GRUFIDES) junto a activistas que se centraron en el problema de las comunidades, derechos humanos y derechos ecológicos.
En el año 2003 su ONG realiza el proyecto Caminos rurales para la lucha contra la pobreza, que incluía seis estudios sobre carreteras en zonas de pobreza extrema, además del proyecto "Desarrollo de capacidades para la resolución de conflictos ambientales", con el que ganaron una distinción del programa Sierra y Democracia.
A inicios de 2011, el documental "Operación Diablo" de Stephanie Boyd, en el que participa Marco Arana, recibe el Premio Internacional de Película Sobre Derechos Humanos del Festival Internacional de Cine de Berlín. En él se desarrolla la relación con las empresas mineras.3