Po tej porażce do końca 2001 roku wygrał kolejnych osiem pojedynków, w tym z byłym mistrzem świata WBO w kategoriach koguciej i junior piórkowej Danielem Jiménezem.
Mistrzostwo świata IBF i WBA w kategorii piórkowej 9 marca 2002 wygrał w walce eliminacyjnej IBF z Australijczykiem Robbiem Pedenem. 1 lutego 2003 w pojedynku o wakujący tytuł mistrza świata IBF w kategorii piórkowej pokonał przez techniczny nokaut w siódmej rundzie Manuela Medinę, pięciokrotnego mistrza świata w tej kategorii wagowej.
Pierwszy raz obronił swój tytuł w listopadzie 2003 w walce z Derrickiem Gainerem, zdobywając dodatkowo pas mistrzowski organizacji WBA. Sędzia przerwał walkę w siódmej rundzie, po tym jak Gainer doznał rozcięcia głowy po niezamierzonym uderzeniu głową. 8 maja 2004 zmierzył się z Mannym Pacquiao. Walka zakończyła się remisem, mimo że Márquez w pierwszej rundzie trzy razy leżał na deskach.