Marius Broholm wordt geboren in Trondheim en groeit op in de jeugdopleiding van Rosenborg BK. De aanvaller doorloopt daar de verschillende jeugdelftallen en maakt op zeventienjarige leeftijd zijn debuut in het eerste elftal van de Noorse topclub. Broholm ontwikkelt zich snel tot een vaste waarde en profileert zich als een creatieve en doelgerichte aanvaller, die ook als aanvallende middenvelder uit de voeten kan.

In de zomer van 2025 verruilt de twaalfvoudig Noors jeugdinternational Rosenborg voor het Franse LOSC Lille. In zijn eerste seizoen in Frankrijk komt Broholm veertien keer in actie voor de Franse club. Daarvan speelt hij ook twee wedstrijden in de UEFA Europa League.