Дебютът на Маркес в световния шампионат е през 2008 г. в клас 125 куб. см и веднага разкрива таланта му, когато печели първия си подиум на Донигтън парк, въпреки че получава контузия. През 2009 г. взема само един подиум и е 8-и. Талантливият пилот обаче се развихря през 2010 г., когтато печели 10 победи от 12 първи позиции и му носи титлата в 125 куб. см. Той е един от малкото пилоти, който от последен на стартовата решетка в Ещорил печели победата.
През 2011 г. той влиза в Moto2, но катастрофира в двете първи състезания. Печели обаче първата си победа в 4-ия кръг в Льо Ман, а след това още 6 първи места, като е най-сериозният конкурент за титлата на Щефан Бардъл. Това обаче е до катастрофата по време на тренировката в Малайзия, след която сезонът за Маркес завършва предстрочно. Проблемите от тази катастрофа продължават и в началото на този сезон, но той се появява на последните тестове на Херес и го правят фаворит за титлата.
Маркес печели първото състезание в Катар, а след това прави отлични състезания. Първото му незавършено състезание след катастрофа е в Льо Ман. Това дава надежда на неговия сънародник Пол Еспаргаро, че може да му бъде сериозен конкурент. След като двамата са много блидзко един до друг, на Каталуня Еспаргаро катастрофира и предимство получава Марк.
С общо 9 победи, една от които бе в Япония, както и с 13 подиума през този сезон, испанецът спечели титлата в Moto2, преди догодина да премине като титуляр в заводския тим Repsol Honda в MotoGP.
Марк Маркес стана най-младият шампион, който е спечелил титлата в средния клас – на 19 години 254 дни. Той е петият испанец с титлата в този клас след Сито Понс (1988 & 1989), Дани Педроса (2004 & 2005), Хорхе Лоренсо (2006 & 2007) и Тони Елиас (2010). Той засега има 9 победи през този сезон, което е нов рекорд в Moto2 по брой на първи места за един шампионат. С 26 победи в Гран При, Маркес е спечелил най-много успехи в историята на спорта като тийнейджър.