O Almirante de Esquadra Marcos Sampaio Olsen ingressou na Marinha do Brasil (MB) em 1979 e, após ter concluído o curso da Escola Naval, foi declarado Guarda-Marinha em 14 de dezembro de 1982.
Ao longo de sua carreira, destaca-se as seguintes comissões: Navio-Varredor “Atalaia” (Comandante); Submarino “Tamoio” (Imediato); Gabinete do Comandante da Marinha (Assessor Parlamentar); Submarino “Tapajó” (Comandante); Navio-Aeródromo “São Paulo” (Imediato); Representação do Brasil na Junta Interamericana de Defesa – EUA; e Diretoria-Geral do Pessoal da Marinha (Chefe de Gabinete).
Promovido ao posto de Contra-Almirante em 25 de novembro de 2011 ocupou, desde então, como Oficial General, os cargos a seguir: Diretor do Pessoal Civil da Marinha; Comandante da Força de Submarinos; Assessor do Comandante de Operações Navais; Chefe do Estado-Maior do Comando de Operações Navais; Diretor de Hidrografia e Navegação; Diretor de Obras Civis da Marinha; Diretor-Geral de Desenvolvimento Nuclear e Tecnológico da Marinha; e Comandante de Operações Navais.
Entre os principais cursos de carreira ressalta-se o Curso de Aperfeiçoamento de Submarinos para Oficiais, o Curso de Estado-Maior para Oficiais Superiores – Escola de Guerra Naval (EGN), o “Advanced Course in Hemispheric Defense and Security” – Colégio Interamericano de Defesa, instituição vinculada à Organização dos Estados Americanos (OEA), em Washington DC-EUA e o Mestrado em Defesa e Segurança Hemisférica – Universidade Del Salvador (ARG).
O Almirante Olsen foi agraciado com as seguintes condecorações: Grande Oficial da Ordem do Mérito da Defesa; Grã-Cruz da Ordem do Mérito Naval; Grande Oficial da Ordem do Mérito Militar; Grande Oficial da Ordem do Mérito Aeronáutico; Grã-Cruz da Ordem de Rio Branco; Grau de Alta Distinção da Ordem do Mérito Judiciário Militar; Grau de Oficial da Ordem do Mérito Marítimo da República Francesa; Grau de Comendador da Ordem do Mérito Cartográfico; Grã-Cruz da Ordem do Mérito Científico; Medalha da Vitória; Medalha do Mérito Marechal Cordeiro de Farias; Medalha Exército Brasileiro; Medalha Militar (Passador de Platina); Medalha Mérito “Tamandaré”; Medalha do Pacificador; Medalha Mérito “Santos Dumont”; Medalha-Prêmio “Átilla Monteiro Aché” (Submarinista); Medalha-Prêmio do Colégio Militar; Medalha Mérito Marinheiro (Quatro Âncoras com Passador de Prata); Medalha Mérito Saúde Naval (Esculápio Dourado); Medalha da Junta Interamericana de Defesa; Medalha de Honra ao Mérito Nuclear; Emblema de “Ouro” – Bolívia; Título de “Hidrógrafo Honorário” e Título de “Intendente Honorário”.