El santanderino llega a Nervión en enero de 1999 para sustituir a Fernando Castro Santos al frente del primer equipo del Sevilla FC, cuando este se encontraba rondando los puestos de mitad de la tabla. Con Marcos Alonso el Sevilla protagoniza una excelente segunda vuelta de campeonato, que acabaría con la disputa de un dramático encuentro en Málaga donde una victoria otorga al club sevillista la posibilidad de jugarse el todo por el todo en la promoción de ascenso a Primera División frente al Villarreal. Aquel memorable duelo supondría el retorno del Sevilla FC a la máxima categoría.
El periplo de Marcos Alonso como entrenador del conjunto nervionense finalizaría en el mes de marzo del año 2000, tras la disputa de la vigésimo séptima jornada liguera, cuando el conjunto sevillista se encontraba último clasificado y prácticamente abocado a un nuevo descenso. Su sustituto sería Juan Carlos Álvarez, que por tercera vez se hacía cargo del banquillo blanquirrojo.