Poc a poc es va fent més habitual la seva presència al Campionat Mundial, sobretot les temporades 1999 i 2000, recalant finalment a la temporada 2001 a l'equip oficial Subaru, on aconsegueix una sisena posició al Tour de Còrsega com a millor resultat amb el Subaru Impreza.
A la temporada 2003 aconsegueix la seva primera victòria al Mundial al imposar-se al Ral·li Acròpolis amb el Ford Focus WRC, aquell any finalitzaria el campionat en cinquena posició, aconseguint una segona victòria al Ral·li de Finlàndia. No obstant, la seva millor temporada seria la 2004, quan Märtin guanyarà cinc ral·lis i finalitzarà en tercera posició el Campionat Mundial, tan sols superat per Petter Solberg segon i Sébastien Loeb campió.
La temporada 2005, Märtin passà a l'equip oficial de Peugeot, però va tenir dificultats per adaptar-se al Peugeot 307 WRC i hagué d'esperar sis mesos per a aconseguir un podi. Durant aquella temporada, disputant el Ral·li de Gal·les, el seu copilot Michael Park morí al impactar el seu vehicle contra un arbre.[2] En conseqüència, alguns mesos més tard, Markko Märtin anuncià que posava fi a la seva carrera de pilot.
