Pierwszy ze swoich rekordów ustanowiła w 1977 w biegu na 400 m w hali podczas zawodów w Mediolanie, które przebiegła w czasie 51,8 s. Przełomowy w jej karierze był rok 1978. Wtedy odebrała Irenie Szewińskiej rekordy świata na 200 i 400 m na otwartym stadionie. W finale mistrzostw Europy w Pradze jako pierwsza kobieta przebiegła 400 m poniżej 49 s (48,94). Ostateczny rekord na tym dystansie (aktualny do dziś) Koch ustanowiła 6 października 1985 w Canberze czasem 47,60 s. W 1979 jako pierwsza sprinterka przebiegła 200 m poniżej 22 sekund (21,71). Pięć lat później, w 1984, wyrównała ten wynik.
Na swoich koronnych dystansach 200 i 400 m Marita Koch rzadko ponosiła porażki. Do grona biegaczek, które zdołały ją pokonać należały: Irena Szewińska na 400 m w 1977, Evelyn Ashford na 200 m w 1979, Jarmila Kratochvílová na 400 m w 1981 oraz na 200 m w 1983, Bärbel Eckert-Wöckel na 400 m w 1982 oraz Valerie Brisco-Hooks na 200 m w 1985.
W latach 1980–1985 Marita Koch ustanowiła wiele rekordów w biegach w hali na 50 i 60 m, gdzie rywalizowała ze swoją rodaczką Marlies Göhr.