Родился 25 июня 1963 года в г. Москве. Русский. Воспитывает сына и дочь. Образование высшее юридическое. В 1986 году окончил Военный Краснознаменный институт Министерства обороны СССР. Кандидат философских наук. С 1986 по 1992 год проходил службу в военной прокуратуре на территории Республики Марий Эл на различных прокурорско-следственных должностях - следователь, старший следователь, помощник военного прокурора в/ч 56680.
После увольнения из армии в 1992 году работал адвокатом. В 1995 году избран депутатом Государственной Думы Российской Федерации. С 1995 по 1997 год являлся заместителем Председателя Комитета Государственной Думы Российской Федерации по науке и образованию, с 1997 по 2000 год - член Комитета по бюджету, налогам, банкам и финансам Государственной Думы Российской Федерации.
В январе 2001 года Л.И.Маркелов впервые был избран Президентом Республики Марий Эл. 19 декабря 2004 года при поддержке политической партии «Единая Россия» был переизбран на второй срок. Одержав победу в первом туре выборов, набрал 56,86% голосов избирателей.
29 декабря 2009 года Президент Российской Федерации Д.А.Медведев внёс на рассмотрение Государственного Собрания Республики Марий Эл кандидатуру Л.И.Маркелова для наделения его полномочиями Президента Республики Марий Эл на третий срок. 15 января 2010 года Л.И.Маркелов принял присягу и официально вступил в должность.
За время работы Л.И.Маркелова в должности Президента Республики Марий Эл в регионе произошли положительные изменения в экономике и социальной сфере, существенно вырос жизненный уровень населения.
Л.И.Маркелов награжден орденами "За заслуги перед Отечеством" IV степени, Дружбы, медалями, знаками отличия Русской Православной Церкви, российских министерств и ведомств.
13 сентября 2015 года на выборах Главы Республики Марий Эл Л.И.Маркелов, получив 131359 голосов избирателей, что составляет 50,78 процента принявших участие в голосовании, был избран на четвертый срок. 21 сентября 2015 года на торжественном заседании Государственного Собрания Республики Марий Эл принял присягу и официально вступил в должность.
