Cinque stagioni nelle classi minori, coronate da due mondiali (2010 125 e 2012 Moto2), e lo stile di guida spregiudicato ma efficace, lo portano nel 2013 in MotoGP, nel team ufficiale Honda. Questa scelta si dimostrerà azzeccata, Marc Marquez ha fatto dimenticare presto Casey Stoner, vincendo due mondiali consecutivi: nel 2013 ottiene 6 vittorie, rimanendo fuori podio solo in due occasioni (ritiro al Mugello e squalifica a Phillip Island), l'anno dopo fa ancora meglio e si aggiudica il titolo con tre gare d'anticipo e dieci straordinarie vittorie consecutive, pole position annesse, per un totale di 362 punti. Il 2015 inizia male per Marquez, sei ritiri nella prima parte della stagione, poi dal Gran Premio di Assen, con il ritorno al telaio 2014, le cose migliorano. Alla fine sarà terzo nel mondiale (con cinque vittorie), ma l'ultima parte della sua stagione è condizionata dalle polemiche con Valentino Rossi. Nel 2016 conquista il terzo titolo mondiale a cui seguono quelli del 2017, 2018 e 2019 in cui lascia solo le briciole agli avversari. Il 2020 avrebbe dovuto essere un altro anno di gloria, invece Marquez è costretto ad essere spettatore a causa di un infortunio al braccio e le relative complicazioni. Nel 2021 salta per infortunio i primi 2 gran premi stagionali. Rientra nel Gran Premio del Portogallo, nel GP successivo a Jerez rimedia due cadute nel corso delle prove libere ma senza gravi conseguenze, parte dalla 14ª piazza e termina la gara al nono posto. Nel GP di Le Mans, con condizioni meteo miste cade due volte e, dopo la seconda caduta, si ritira definitivamente. Sul circuito di Montmelò, dopo essere partito tredicesimo, incappa nel terzo ritiro consecutivo (per la prima volta da quando corre in MotoGP). Vince in Germania, giunge secondo in Aragona. Vince il Gran Premio delle Americhe e quello di Misano. Salta il Gran Premio in Portogallo a causa di una lieve commozione cerebrale procuratosi  in allenamento ma che successivamente gli causa un episodio di diplopia, che gli fa saltare anche il Gran Premio di Valencia. Chiude la stagione al settimo posto. Il 2022 è stato invece un anno in salita. Dopo un quinto posto in Qatar, ha saltato le due gare successive per il ritorno della diplopia – un problema alla vista – e al Mugello ha annunciato che si sarebbe operato per la quarta volta al braccio destro. L’intervento lo ha tenuto lontano dalla pista per sei Gran Premi, e al suo ritorno è tornato sul podio in Australia. Per il 2023 ha chiesto a Honda un grosso lavoro sulla RC213V per tornare a lottare per il titolo.