Sergio Marinelli si è laureato a Milano nel 1973, prima tesi di Marisa Dalai Emiliani.

È stato prima curatore, poi direttore dei musei civici di Verona, dal 1976 al 1993.

È passato come docente e professore associato all'Università di Padova (1993-2001) e quindi all'Università di Ca' Foscari a Venezia, dove è diventato nel 2003 professore ordinario di Storia dell'arte.

I suoi studi riguardano la museologia, la storia della fotografia, la storia dell'arte e della critica, da La costruzione dello spazio nelle opere di Jacopo Tintoretto  (1980), a Veronese e Verona(1988), a Franz von Stuck (2006), a Sebastiano Ricci mercante di maniere (2009).

Ha collaborato a mostre in Germania (Monaco di Baviera 1984), Russia (Pietroburgo e Mosca 1985), Spagna (Barcellona 2007), Francia (Montpellier 2006, Caen 2011)

Dal 2012 è direttore della Scuola di Beni Culturali dell'Università di Ca' Foscari di Venezia.