W 1992 habilitował się na podstawie dorobku naukowego oraz rozprawy pt. Chirurgiczna reperfuzja mięśnia sercowego w świeżym zawale. W latach 1992–1995 był członkiem rady naukowej World Society of Cardio-Thoracic Surgeons.
W 1993 objął funkcję dyrektora Śląskiego Centrum Chorób Serca w Zabrzu. W 1997 został członkiem Krajowej Rady Transplantacyjnej, a w latach 1997–1999 był prezesem Polskiego Towarzystwa Transplantacyjnego. W 1998 otrzymał tytuł profesora nauk medycznych. Doszedł do stanowiska profesora zwyczajnego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego i kierownika Katedry Kardiochirurgii i Transplantologii. W pracy zawodowej Marian Zembala specjalizował się w transplantologii serca i płuc, w 1997 jako pierwszy w Polsce wykonał transplantację pojedynczego płuca. W 2001 jako pierwszy w Polsce wykonał udany zabieg przeszczepu płuc i serca, dokonał także zabiegu wszczepienia by-passów 103-letniej pacjentce. W 2011 został przewodniczącym rady naukowej przy ministrze zdrowia, a także krajowym konsultantem z zakresu kardiochirurgii.