Pendant sept années, il rivalise avec son ami Oscar Egg afin de détenir le record de l'heure. Au lendemain de la guerre, il fait souvent équipe avec Maurice Brocco dans les courses de Six jours.
En 1913, il collabore avec le jeune ingénieur aéronautique Étienne Bunau-Varilla pour réaliser un vélo avec un carénage destiné à améliorer l'écoulement de l'air autour du cycliste. Grâce au « vélo torpille », Berthet bat une série de records, dont le 5 km en 5 min 46 s[2].
En 1933, Marcel Berthet commercialise les Selles idéales. Il élabore avec l'ingénieur Marcel Riffard un vélo en aluminium, caréné de bois d'épicéa et de magnolia et revêtu d'une toile, le Vélodyne, avec lequel il établit encore un nouveau « record du monde » de l'heure, en 48 km 600, le au Parc des Princes. Le record est rapidement porté à 49 km 992, toujours sur le même engin[2], deux mois plus tard, sur l'autodrome de Linas-Montlhéry. Il est alors âgé de 47 ans. Il crée pour l'occasion sa propre pédale, la Berthet-Lyotard, en collaboration avec le fabricant Pierre Lyotard. Le record n'est cependant pas reconnu par l'Union cycliste internationale, celle-ci n'acceptant pas depuis 1914 les performances réalisées par des vélos carénés.
Par la suite, il devient souvent juge ou arbitre dans les courses de six jours et on l'appelle au Vel d'hiv « l'élégant Marcel ».