Formuła Renault 3.5 thumb|240px|Marco Bonanomi w samochodzie RC Motorsport podczas brytyjskiej rundy Formuły Renault 3.5 (2007) W 2006 roku Marco rozpoczął starty w prestiżowej Formule Renault 3.5. W pierwszym sezonie startów zdobył pięć punktów (30 miejsce w klasyfikacji). Rok później stawał już dwukrotnie na podium. Uzbierane 44 punkty pozwoliły mu zająć dwunastą lokatę w klasyfikacji końcowej kierowców. W sezonie 2008 stawał raz na podium, jednak ani raz nie zwyciężał. Był jedenasty.
Euroseries 3000 W latach 2006 i 2009 Włoch startował w poprzedniczce Auto GP World Series - Euroseries 3000. Już w pierwszym sezonie startów aż ośmiokrotnie osiągał podium, z czego sześciokrotnie stawał na jego najwyższym stopniu. Dorobek 94 punktów pozwolił mu zdobyć tytuł wicemistrzowski serii. W tym samym roku w serii organizowanej wraz z Euroseries - Włoskiej Formule 3 również był wicemistrzem. W 2009 roku powtórzył swoje osiągnięcie. 7 podium i cztery zwycięstwa to znów było za mało to tytułu mistrza.
Azjatycka Seria GP2 W Azjatyckiej Serii GP2 Bonanomi występował w latach 2008-2009. W sezonie 2008 zwyciężył nawet w jednym z wyścigów. Z dorobkiem 9 punktów został sklasyfikowany na 12 pozycji w klasyfikacji generalnej.