Marco Antônio foi alvejado pelas costas com 18 tiros, em sua casa, na capital paulista, por policiais do DOPS/SP, chefiados pelo delegado Raul Nogueira de Lima, mais conhecido como Raul Careca. Seu corpo foi sepultado, pela família, no cemitério de Vila Formosa (SP). Em Relatório Secreto elaborado pelo II Exército sobre a Vanguarda Popular Revolucionária (VPR), concluído em fevereiro de 1969, era apresentada a versão de que “Marquito”, codinome de Marco Antônio, foi “morto ao reagir à prisão”. Corroborando com o indicado no Relatório Secreto, a requisição do seu exame cadavérico no Instituto Médico-Legal de São Paulo (IML/SP), registrada sob o n° 455 consta que “[…] a vítima estava sendo procurada pelo DOPS, travou tiroteio com policiais, sendo abatido a tiros na Rua Fortunato, 291”. Ao seu final, os legistas Erasmo M. de Castro de Tolosa e Orlando Brandão apontaram como causa da morte “hemorragia interna traumática”. A despeito da versão apresentada pelo II Exército e pelos legistas do IML/SP, João Pedro Braz de Carvalho, irmão de Marco Antônio, por meio de depoimento prestado em 21 de novembro de 2002 à CEMDP, apontou as seguintes inconsistências à versão do agente Raul Careca do DOPS/SP: […] quando o cadáver foi colocado numa saleta, levantei o lençol que o cobria e constatei a existência de perfurações de saídas de projéteis de arma de fogo no tórax, caracterizada pelo afloramento do tecido cutâneo, não apresentando ferimento na perna, quando fui violentamente retirado do local, com torção do braço/gravata e jogado no corredor. O que vi desmentia categoricamente a versão apresentada, tiroteio com policiais, haja vista que foi morto com tiros pelas costas. Por sua vez, o perito criminalista Celso Nenevê, a pedido da Comissão Especial sobre Mortos e Desaparecidos (CEMDP), realizou Parecer Criminalístico, a partir da análise de documentos sobre a morte de Marco Antônio, quando constatou algumas inconsistências à versão apresentada: […] o depoimento do inspetor Raul Nogueira de Lima não é coincidente com os achados necroscópicos no tocante às regiões atingidas (o depoimento apresenta que Marcos Antônio Braz de Carvalho encontrava-se “atirado na perna”) e na quantidade de disparos efetuados (depreende-se da declaração que foram efetuados apenas dois disparos contra Marcos), enquanto que o depoimento constante do processo efetuado pelo irmão da vítima, João Pedro Braz de Carvalho, é coincidente com esses achados no tocante aos orifícios de saída na região peitoral e na ausência de lesões nas pernas. Ademais, em entrevista concedida à Agência Pública, em fevereiro de 2012, o exDelegado do DOPS/SP, José Paulo Bonchristiano falou sobre a prisão e morte de vários militantes políticos durante o período da ditadura militar no Brasil. Ao se referir ao caso de Marquito, disse que quando chegou ao local da ocorrência, viu que havia sido alvejado com 18 tiros por delegado Raul Nogueira de Lima. Destarte, verifica-se que o conjunto probatório trazido pelos depoimentos de João Pedro Braz de Carvalho e José Paulo Bonchristiano, juntamente com o Parecer Criminalístico mencionado, desconstroem a falsa versão na qual Marco Antônio teria morrido por resistência à prisão. Documento da Secretaria de Segurança Pública do Estado da Guanabara, divulgado pela Comissão Estadual da Verdade “Rubens Paiva”, relata que no mesmo dia da morte de Marco Antônio, o DOPS/SP havia feito uma consulta de informações sobre o militante em São Paulo. Naquela ocasião, as autoridades da Guanabara responderam que não havia registro de antecedentes “político-sociais ou criminais nos órgãos competentes”. Também, por meio de documento originário da Secretaria de Segurança Pública do Estado do Rio de Janeiro, intitulado “Parte de Serviço”, assinado pelo Comissário João Malvão de Araújo, na data de 2 de fevereiro de 1969, pode ser constatado que a polícia do Estado do Rio de Janeiro fez um levantamento sobre os endereços dos familiares e informações sobre o sepultamento de Marco Antônio Braz de Carvalho. Portanto, a atuação dos órgãos de repressão e informação foi de sistemático monitoramento de Marco Antônio Braz de Carvalho, até mesmo após a sua morte.
Diante das investigações realizadas, conclui-se que Marco Antônio Braz de Carvalho morreu em decorrência de ação perpetrada por agentes do Estado brasileiro, em contexto de sistemáticas violações de direitos humanos promovidas pela ditadura militar, implantada no país a partir de abril de 1964. Recomenda-se a continuidade das investigações sobre as circunstâncias do caso, para a identificação e responsabilização dos demais agentes envolvidos.