Hasta su abandono de la judicatura para concurrir a las elecciones generales de junio de 1993 en las listas del PSOE, Pérez Mariño era uno de los tres magistrados que integraban la sección tercera de la Sala de lo Penal de la Audiencia Nacional.

Este tribunal, de acuerdo con las noras de reparto de la Audiencia Nacional, es el encargado de juzgar las causas que instruye el juzgado central número 5, cuyo titular es Baltasar Garzón.

Así, entre los asuntos que actualmente investiga este juez figura el secuestro de Segundo Marey por parte de los GAL, por el que se encuentran en prisión el ex director general de la Seguridad del Estado Julián Sancristóbal, el ex jefe de la Brigada de Información de Bilbao Miguel Planchuelo, el ex jefe del Mando Unico de la Lucha Antiterrorista Francico Alvarez y el ex secretario personal de Rafael Vera, Juan de Justo.

Los tres primeros han interpuesto un recurso de apelación contra su ingreso en la cárcel ante la sección tercera de la Sala de lo Penal, aunque, de acuerdo con dichas normas de reparto, será la sección primera la que los resuelva para evitar que la tercera esté "contaminada" cuando le toque juzgar este sumario al haber tenido conocimiento con anterioridad de hechos relacionados con el mismo.

Uno de los asuntos más polémicos quecorrespondió juzgar a dicho tribunal fue el 'caso Ynestrillas' que concluyó con la absolución en febrero de 1993 de Ricardo Saéz de Ynestrillas de la acusación de tres delitos de asesinato, entre ellos el del diputado de HB Josu Muguruza en noviembre de 1989, por los que el fiscal pidió una condena de 153 años de cárcel.

Esta decisión de la sala, sin embargo, contó con el voto particular en contra de Pérez Mariño, que fue el ponente, y causó malestar en la Fiscalía de la Audiencia Nacional y en el proio Garzón, que instruyó la causa y decidió encarcelar a Ynestrillas por considerar que había pruebas e indicios suficientes de responsabilidad criminal.

También este tribunal fue el encargado de resolver diversas cuestiones relacionadas con el proceso seguido contra el traficante de armas sirio Monzer Al Kassar, que fue juzgado por el secuestro del buque "Achille Lauro" el pasado mes de enero.

Esta sección decidió en noviembre de 1992 que sólo era competente para juzgar a Al Kassar por su presunt implicación en el secuestro y no por el intento de asesinato del supuesto agente israelí Elías Awad y por otros delitos que le atribuía Garzón, que fueron remitidos a la Audiencia Provincial de Madrid.

Pérez Mariño tampoco estuvo entonces conforme con esta resolución, contra la que formuló un voto particular en contra defendiendo que Al Kassar fuera juzgado por todos esos hechos, ya que los consideraba conexos.

Como sucesor de Pérez Mariño tras acceder a la política, el Consejo General del PoderJudicial nombró en agosto de 1993 al magistrado de la Audiencia Provincial de Madrid Fernando García Nicolás, quien abandonará su puesto si el diputado independiente decide regresar a la Audiencia Nacional.