W sezonie 1999 brakowało mu jednego punku do wywalczenia mistrzostwa świata i przegrał tylko z Hiszpanem Emilo Alzamora, który został mistrzem świata nie wygrywając ani jednego wyścigu (to jedyny taki przypadek w całym cyklu Grand Prix). Dorobek siedemnastoletniego wówczas Marco to 226 punktów i wicemistrzostwo świata (dziewięć razy podium, w tym pięć zwycięstw) na motocyklu Honda.
Sezon 2000, to przejście Marco do klasy 250 cm³ i udany debiut w tej klasie na Aprilii (cztery razy najniższy stopień podium) dał mu piąte miejsce w ogólnym rozrachunku i dorobek punktowy 159.
Pierwsze zwycięstwo w ćwierćlitrówkach przyszło w sezonie 2001 na torze w Niemczech (stoczył walkę z Daijiro Kato), oprócz tego zaliczył jeszcze podium osiem razy, co pozwoliło uplasować mu się na trzecim miejscu w końcowej klasyfikacji z dorobkiem 194 punktów, również na motocyklu Aprilia.
W roku 2002 zaliczył swój najlepszy sezon w historii startów i wywalczył mistrzostwo świata, dwanaście razy stając na podium, w tym dziewięć razy wygrywając. Dorobek punktowy to 298 punktów.