Marek Popiołek został asystentem Igora Milicicia, trenera seniorskiej reprezentacji Polski. We wrześniu 2022 r. zrezygnował z tej funkcji, po czym objął stanowisko pierwszego trenera w ekstraklasowej Enei Abramczyk Astorii Bydgoszcz.
W zakończonym sezonie 2022/23 Marek Popiołek prowadził drużynę z Bydgoszczy w 19 meczach (miał 5 zwycięstw i 14 porażek) i ostatecznie władze klubu podjęły decyzje o zmianie trenera (Athanasios Kostanasios, a drużyna bydgoska zajęła ostatnie miejsce w tabeli oznaczające spadek do I ligi). W sezonie 2023/2024 był II, a następnie od 5 lutego 2024 r. I trenerem Legia Warszawa, którą poprowadził do zdobycia Pucharu Polski w sezonie 2023/2024. Był z Legią bliski awansu do półfinału FIBA Europe Cup. W rozgrywkach PLK zajął 7. miejsce, przegrywając w ćwierćfinale z Kingiem Szczecin. W ostatnim okresie był komentatorem w telewizji Polsat Sport oraz udzielał się w serwisie SuperBasket. 22 listopada 2024 został nowym trenerem WKS Śląska II Wrocław z zadaniem utrzymania drużyny rezerw na zapleczu ekstraklasy sezonu 2024/2025. Marek Popiołek w lutym 2025 r. został przez władze PZKosz mianowany na trenera reprezentacji Polski B, która latem w 2025 wystąpiła na Uniwersjadzie. Z dniem 11 czerwca 2025 r.