Praca naukowa Marini dobrze znał łacinę, grekę i hebrajski. Obeznany był też z wiedza prawniczą. Z pasji zajmował się kwestiami dotyczącymi filozofii przyrody, archeologii i historii. Badał papirusy. Był autorem licznych publikacji z dziedziny epigrafiki. Wielkim dziełem było sklasyfikowanie pięciu tysięcy inskrypcji stanowiących kolekcję najpierw Biblioteki Watykańskiej, a obecnie Museo Chiaramonti, sekcji Muzeów Watykańskich. W swoich czasach był jednym z największych badaczy epigrafiki klasycznej, przede wszystkim łacińskiej. W swoim opracowaniu I papiri diplomatici z 1805 roku opublikował i opatrzył adnotacjami 146 dokumentów papirusowych z wieków V–XI. Był to wielki wkład w rozwój badań nad paleografią starożytną i dyplomacją epoki rzymskiej. Nieopublikowane dzieła znajdują się w zbiorach Biblioteki Watykańskiej. Niektóre opracowania naukowe autorstwa Luigiego Gaetana Mariniego: 1784 – Degli archiatri pontifici 1785 – Iscrizioni antiche delle ville e de’ palazzi Albani 1795 – Gli atti e monumenti de’ Fratelli Arvali 1805 – I papiri