Né le 12 juin 1981 à Caserta, en Italie, Marco D'Amore est repéré à dix-huit ans par l'acteur Toni Servillo, qui le choisit pour un spectacle après plusieurs auditions ; deux ans de tournée théâtrale plus tard, il intègre l'École de théâtre Paolo Grassi de Milan. Diplômé, il retrouve Servillo au cinéma dans Una vita tranquilla (2010) de Claudio Cupellini. Il connaît une notoriété internationale grâce à la série Gomorra - La Série, où il incarne de 2014 à 2021 le personnage de Ciro Di Marzio, dit l'Immortel, bras droit du clan Savastano. Passé à la réalisation en 2019, il dirige deux épisodes de la quatrième saison de la série, puis réalise son premier long métrage, L'Immortale, midquel de la série centré sur son propre personnage, qui lui vaut le Nastro d'Argento du meilleur réalisateur débutant ainsi qu'une nomination au David di Donatello. Il réalise ensuite le documentaire Napoli magica (2022) puis le film Caracas (2024), qu'il écrit, réalise et interprète. En 2025, il revient au sein de la franchise Gomorra, cette fois uniquement comme réalisateur, pour la série préquelle Gomorra - Le origini, attendue en 2026.
Formé par sa longue expérience d'acteur au sein de l'univers de Gomorra, D'Amore développe en tant que réalisateur un style ancré dans le réalisme social napolitain, mêlant tension dramatique et une attention particulière portée à la psychologie de personnages marqués par la violence et la loyauté.
L'Immortale lui a valu le Nastro d'Argento du meilleur réalisateur débutant en 2020, ainsi qu'une nomination au David di Donatello.
Il retrouve à plusieurs reprises l'acteur Salvatore Esposito, son partenaire de longue date au sein de la série Gomorra, ainsi que l'univers créé initialement par Stefano Sollima, Francesca Comencini, Claudio Cupellini et Claudio Giovannesi.
Son œuvre de réalisateur prolonge les thèmes de la loyauté, de la violence et de la rédemption propres à l'univers de Gomorra, tout en explorant, dans ses films plus personnels comme Caracas, des figures masculines en quête de reconstruction.