Formado em meteorologia e com mestrado em hidrologia em Lima, Peru e doutorado e pós-doutorados nos Estados Unidos, Marengo tem trabalhado na área de meteorologia tropical e variabilidade de mudanças climáticas durante os últimos 20 anos.

É autor de mais de 50 artigos em periódicos internacionais e de 12 capítulos de livros, e participa na elaboração dos relatórios do IPCC desde 1996.

Ele trabalha com clima e anomalias climáticas na Amazônia e na bacia do Prata, e também analisa o transporte de umidade entre estas duas regiões e os seus impactos, com ênfase na variabilidade climática e na mudança de clima.