O deputado estadual Márcio Biolchi, em 2001, ingressou na vida pública, eleito vereador mais jovem de Carazinho e mais votado, com 1.754 votos. Em 2003, com 35.241 votos foi eleito deputado estadual, conquistando uma cadeira na Assembléia Legislativa do RS. No parlamento gaúcho assumiu posição de destaque na mesa Diretora, exercendo a 2ª vice-presidência. Em 13 de maio do mesmo ano, ocupou a presidência interina da Assembléia Legistaliva do Estado.

No início de 2004, assumiu, novamente, uma representação do PMDB na mesa Diretora como 2º secretário. Ocasião em que assegurou a participação democrática da bancada peemedebista na condução política e administrativa da Assembléia gaúcha. Em 2005, já com 25 anos de idade, o deputado foi eleito pelos colegas do PMDB, lider da bancada na Assembleía. Cargo que exerceu até 2007, quando foi reeleito para um segundo mandato, com 49.268 votos. Em maio de 2007, em substituição ao presidente estadual do partido, senador Pedro Simon, o deputado esteve na presidência interina da sigla em todo o Rio Grande do Sul.

Em 2008, foi indicado pela governadora Yeda Crusius para assumir a liderança do governo no parlamento. Biolchi aceitou o desafio como uma oportunidade de contribuir para o desenvolvimento do Rio Grande do Sul. Sua atuação na aprovação por unanimidade de projetos de lei ( empréstimo do BIRD para sanar as finanças públicas, teto salarial único para os três poderes e o pagamento dos reajustes da Lei Britto) foi reconhecida através do Prêmio Springer-Carrier ARI, concedido ao deputado na categoria Destaque Econômico em 2008.

Em julho de 2008, a convite da governadora Yeda Crusius, assumiu como titular da Secretaria do Desenvolvimento e dos Assuntos Internacionais. Como secretário dessa pasta integra o Conselho Deliberativo do Sebrae/RS.