Archéologue et historien de l'art classique (Grèce, Étrurie et Rome), Marco Cavalieri s'est formé à l'Université de Parme, où il a obtenu son diplôme de licence en 1996. Après une thèse doctorale (3e cycle) à l’Université de Florence (1999) et une dissertation postdoctorale à l’Université de Pérouse (2003), et à la suite d’un séjour à Paris (bourse de recherche à l’Université de Paris I - Sorbonne et à l’EPHE), il a été engagé à l’UCLouvain en septembre 2003.
Il est spécialiste de l’urbanisme, de l’architecture et de la sculpture de l’Italie et des provinces romaines de l’Occident ; il a dirigé et participé à de nombreuses fouilles dans le Frioul Vénétie-Julienne, en Émilie Romagne, en Toscane, dans le Latium, en Sicile, en Sardaigne et en Albanie. Au nom de l’UCLouvain, il est responsable scientifique de la fouille archéologique à la villa romaine d’Aiano (Commune de San Gimignano, Sienne) de la mission archéologique à Cures Sabini (province de Rieti), capitale du peuple sabin, ainsi que du projet de recherche archéologique en collaboration avec l'UNamur, à Ostie, port de Rome.