Cresciuto in una famiglia di pallanuotisti, il fratello Vittorio è stato un grande difensore della Rari Nantes, mentre l’altro fratello Mino era allenatore dei Posillipo. Sante Marsili ha preso parte a tre spedizioni olimpiche, conquistando un argento a Montreal nel ’76, mentre ai Campionati del Mondo di Berlino, vinse l’oro con la squadra italiana. Si avvicinò alla pallanuoto per una sfortuna, lui e il fratello Vittorio dovevano sostenere un provino per entrare nel Napoli calcio, ma un infortunio non gli permise di partecipare. Per la riabilitazione il dottore gli suggerì di fare attività in piscina. Fu allenato dal fratello Mino insieme a Vittorio nei Rari Nantes. I Marsili divennero una leggenda in quella squadra. Successivamente passò ai Canottieri, dove vinse il suo primo scudetto e la coppa Italia, per poi passare negli anni ai Fiat Torino e poi al Pescara, dove vinse il suo secondo scudetto. Dopo il ritiro ha allenato Posillipo e Rari Nantes Napoli. Nel 2016 ha ricevuto una targa e la medaglia della città di Napoli dal sindaco Luigi De Magistris per il suo impegno nello sport.