Im Fachbereich Sport sind an der Marienschule zur Zeit vier Lehrkräfte tätig: Frau Beck, Frau Sprenger, Herr Tilly und Herr Wieseler. Für den Sportunterricht stehen eine Sporthalle und eine Gymnastikhalle zur Verfügung. Außenanlagen direkt an der Schule sind leider nicht vorhanden – für Bewegung im Freien wird deshalb der Weg zum Kalvarienberg, der als Laufgebiet dient, oder zu den Sportplätzen am Schulzentrum angetreten.
In den Jahrgangsstufen 5 bis 7 werden in allen Klassen wöchentlich drei Stunden Sport angeboten, wobei im sechsten und siebten Schuljahr jeweils in einem Halbjahr zwei Stunden dem Schwimmen im nahegelegenen Hallenbad gewidmet sind. Die Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 8 bis 10 haben pro Schuljahr zwei Wochenstunden Sport.
Ergänzt wird der Sportunterricht im Klassenverband durch eine Wahlpflicht-Sport-AG für die Jahrgangsstufen 9 und 10. Diese Arbeitsgemeinschaften stellen ein Zusatzangebot zum Sportunterricht im Klassenverband dar, in dem sowohl die Arbeit in einzelnen Sportarten und Sportbereichen als auch die Ausbildung der konditionellen Fähigkeiten erweitert und intensiviert wird.
Weiterhin ist es aufgrund der im Vergleich zum Klassenunterricht kleineren Lerngruppen möglich, in den Sportarbeitsgemeinschaften Sportarten anzubieten, die im regulären Sportunterricht nicht durchführbar sind. So werden im laufenden Schuljahr in den Sportarbeitsgemeinschaften der Jahrgangsstufen 9 und 10 die Bereiche Basket- sowie Volleyball AG, als auch eine Spiel, Sport und Tanz-AG angeboten.
Die Marienschule nimmt regelmäßig mit Schülermannschaften an Sportwettbewerben auf Stadt- und Kreisebene teil. In Brilon zählen hierzu das Schwimmfest der Briloner Schulen und die Stadtmeisterschaften Fußball. Als Organisator richtet die Marienschule jährlich das Basketballturnier der Briloner Schulen sowie das Schwimmfest der Briloner Schulen aus.
Veranstaltungen des Hochsauerlandkreises, bei denen die Marienschule mit ihren Schülerinnen und Schülern traditionsgemäß vertreten ist, sind die Kreismeisterschaften im Schwimmen, Volleyball und Fußball sowie der Sportabzeichen-Wettbewerb des Hochsauerlandkreises, bei dem in den letzten Jahren häufig vordere Platzierungen errungen werden konnten.
Einen Höhepunkt des Sportjahres an der Marienschule stellen die Sommerbundesjugendspiele dar, bei denen alle Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 bis 9, unterstützt vom Kollegium und der Jahrgangsstufe 10, die als Wettkampfrichter und Stationshelfer den Sportlerinnen und Sportlern tatkräftig zur Seite stehen, ihre Kräfte im sportlichen Wettbewerb messen.