ב-1982 ו-1983, מרצ'יוליוניס שיחק בקושי עם הנערים הסובייטיים. הוא זכה במדליית זהב באליפות אירופה מתחת לגיל 18 בשנת 1982 ובמדליית כסף בגביע העולם מתחת לגיל 19 בשנת 1983 בספרד. מרצ'וליוניס היה לעתים קרובות האיש האחרון שנחתך ממחנות האימונים של נבחרת הכדורסל הבכירה של ברית המועצות, עד שהוא סוף סוף קיבל את ההזדמנות שלו עם הקבוצה הבכירה בשנת 1987, עם הופעה פורצת דרך, תוך זכייה במדליית כסף באירוב הכדורסל האירופי 1987.
אני לא יודע. מרצ'וליוניס היה גם אחד השחקנים הבולטים, כאשר הסובייטים זכו במדליית הזהב באולימפיאדת הקיץ 1988.