Era uno tra i più lunghi acquedotti romani, sviluppandosi per oltre 91 km, di cui circa 80 lungo un percorso sotterraneo.

Un primo tratto con basse arcate è visibile nella zona del Casale di Roma Vecchia all'interno del Parco degli Acquedotti, snodo cruciale della rete di approvvigionamento idrico della città, dove convergevano ben 6 degli 11 acquedotti antichi. Il suo speco è qui sormontato da quelli dell'Aqua Tepula (125 a.C.) e della Iulia (33 a.C.), con i quali condivide il percorso fino a Porta Tiburtina. 

L'Aqua Marcia subì consistenti opere di restauro da parte di Agrippa nel 33 a.C. e di Augusto tra l'11 e il 4 a.C.: quest'ultimo potenziò la portata del condotto con la captazione di una nuova sorgente detta Augusta. I restauri di Augusto sono ricordati sull’attico di Porta Tiburtina, dove sono menzionati anche le importanti opere di restauro eseguite da Tito nel 79 d.C. e da Caracalla nel 212-13. Altri restauri furono eseguiti da Adriano e dai Severi.

Con la costruzione delle grandi terme di Diocleziano, alimentate dall’acqua Marcia, fu necessaria la ristrutturazione dell’ultimo tratto dell’acquedotto, se non addirittura la costruzione di un canale supplementare. L’acqua Marcia veniva erogata in ben 10 regiones; il Celio e l’Aventino venivano alimentati da rami secondari tra cui il rivus Herculaneus, che si staccava dalla Marcia poco prima di Porta Tiburtina e in condotto sotterraneo raggiungeva Porta Capena.

In uno dei due punti in cui si incrocia con l'acquedotto Claudio, fu eretta nel XIII secolo la cosiddetta Torre del Fiscale, che deriva il nome dal proprietario del XVII secolo che era tesoriere pontificio, cioè 'fiscale'. Lunghe porzioni dell’acquedotto furono riutilizzate e distrutte tra il 1585 e il 1587 per la costruzione dell’acquedotto Felice, per volere di papa Sisto V (Felice Peretti). 

Nell’area dell’Acqua Marcia, accessibile da Piazza di Porta San Lorenzo, sono visibili un lungo tratto interno delle Mura Aureliane, cospicui resti dell’Acquedotto Felice e alcuni pilastri dell’Aqua Marcia messi in luce negli anni Ottanta del secolo scorso dalla Sovrintendenza Capitolina.