Il obtient son brevet de pilote au sein de l'armée de l'air en Juillet 1938, et fréquente l'école de l'air de Février à Juin 1940. Il est affecté par la suite au groupe de reconnaissance 2/52.
Il rejoint plus tard le Maroc où il est nommé moniteur à l'école de Kasba-Tadla.Il s'y taillera une solide réputation d'acrobate.
C'est en Janvier 1944 qu'il rejoint le GC3 Normandie au sein de l'escadrille 1.
Marchi se révèle être un excellent pilote et sa réputation lui vaudra d'être chargé de toutes les exhibitions devant les personnalités officielles. Aux commandes de son Yak3 il va collectionner 13 succès entre le 16 octobre 44 et le 27 mars 45 dont 6 à titre individuel .Il est nommé sous -lieutenant le 25 Août 1944. Le jour suivant, en patrouille avec Jean Bertrand au nord de Lyck il perd sa verrière lors d’un piqué d’approche sur un convoi mais réussit à redresser l’appareil. Bertrand n’aura pas cette chance et perdra une aile. Le yak entrera alors en vrille avant de percuter le sol entraînant son pilote dans la mort.
Robert Marchi regagne la France en Juin 1945.
Le
yak9T n°10 attribué à Robert Marchi
Le
yak3 de Robert Marchi, Mars 1945 à Friedland.