Dopo aver allenato la linea offensiva dei New York Jets ed essere stato il coordinatore offensivo dei New Orleans Saints tra il 2006 e il 2008, Marrone svolse il suo primo incarico di capo allenatore alla Syracuse University che guidò fino al 2012 vincendo due volte il Pinstripe Bowl. Il 6 gennaio 2013, Doug fu annunciato come il successore di Chan Gailey come nuovo capo allenatore dei Buffalo Bills[1]. Nella sua prima stagione terminò con un record di 6-10, all'ultimo posto nella AFC East division. Nella successiva portò i Bills al primo record positivo degli ultimi dieci anni (9-7) ma a sorpresa il 31 dicembre 2014 decise di sfruttare una clausola contrattuale che gli permise di lasciare l'incarico di capo-allenatore di Buffalo[2]. A sorpresa però, nessuna delle squadre alla ricerca di un allenatore si rivolse a lui, così per la stagione 2015 dovette ripiegare sull'allenare la linea offensiva dei Jacksonville Jaguars[3]. Il 19 dicembre 2016, dopo il licenziamento di Gus Bradley, Marrone fu nominato capo-allenatore ad interim per le ultime due gare della stagione[4]. Il 9 gennaio 2017 fu nominato ufficialmente nuovo allenatore della squadra[5].