Nacer en una familia acomodada no impidió a Donato Mármol Tamayo lanzarse a la lucha insurrecta. Tampoco fue inconveniente su matrimonio con Guadalupe Milanés, o sus tres hijos Siboney, Clotilde y Teresa. Apremiaba la necesidad de ver a supatria libre.

En la hacienda de su suegro se reunieron los líderes regionales para un intercambio de criterios en septiembre de 1868. Carlos Manuel de Céspedesplanteaba enérgicamente que el pueblo necesitaba la rebelión y, aunque ninguno de los presentes dudaba de la veracidad de sus datos, solo recibió el apoyo de Donato.

El 13 de octubre de aquel año glorioso se unió a Calixto García y, en una maniobra militar con un centenar de hombres tomó la Villa de Jiguaní e hizo prisionero al gobernador. Gracias a esta acción pudo armar sus fuerzas y apoderarse horas después de los poblados de  Santa Rita, Naire y Ventas de Casanova.Al igual que a los otros jefes de grupos de alzados se le otorgó el grado de general al mismo tiempo que se designaba al brigadier Máximo Gómez jefe de Estado Mayor del Ejército Mambí.

Mármol poseía una natural capacidad para la organización militar. Algunasde sus maniobras más conocidas fueron la toma de Bayamo y la planificación de la Guantánamo.

En 1870 enfermó de viruela. La falta de medicamentos, la intemperie y el mal estado del agua agravaron su estado físico, provocándolefiebres prolongadas y pérdida del conocimiento. El 26 de junio del mismo año falleció en la finca San Felipe; su tumba nunca ha sido encontrada.

Donato escribió su nombre en la historia de Cuba con letras doradas cuando, como principal impulsor de reducir Bayamo a cenizas antes de que cayera en manos enemigas, prendió fuego a la casa de sus padres, destruyó propiedades pertenecientes a españoles y liberó dotaciones de esclavos.