Die Marmorierte Sandgrundel wird 6 bis 6,5 Zentimeter lang und ist von braungrauer Farbe. Die erste Rückenflosse (Dorsalis) wird von sechs bis acht Flossenstrahlen gestützt, die zweite, durch eine Lücke von der ersten getrennt, von acht bis elf Weichstrahlen. Die Afterflosse (Analis) hat einen Hart- und sieben bis zehn Weichstrahlen. Die Anzahl der Wirbel beträgt 30 bis 32. Entlang der Seitenlinie befinden sich 40 bis 46 Schuppen, wobei der Rücken der Fische erst ab der Basis der ersten Rückenflosse beschuppt ist. Die Schwanzflosse (Caudalis) ist abgerundet. P. marmoratus lässt sich aufgrund fehlender Unterscheidungsmerkmale kaum von der verwandten Strandgrundel (Pomatoschistus microps) unterscheiden. Einziges in der Literatur benanntes Unterscheidungsmerkmal sind die Schuppen auf der Brust von P. marmoratus. Diese fehlen bei P. microps. Da aber eine wirkliche Unterscheidung zwischen P. microps und P. marmoratus nur durch spezielles Anfärben der dermalen Papillen oder durch molekulare Analysen (z. B. mtDNA) möglich ist, werden beide Arten auch als kryptisch bezeichnet. Die Männchen lassen sich von den Weibchen durch einen Fleck hinter der ersten Rückenflosse unterscheiden, während die Weibchen einen schwarzen Fleck unter dem Kinn besitzen und die Kopfunterseite hell ist. Generell kann aber gesagt werden, dass sich die zwölf Arten der Gattung Pomatoschistus im Freiwasser nur sehr schlecht bis gar nicht bestimmen lassen, da alle die gleiche einheitliche Sandfärbung aufweisen.