W tym okresie uczestniczył także w misji pokojowej ONZ na Wzgórzach Golan w ramach II zmiany Polskiego Kontyngentu Wojskowego w Syrii, gdzie pełnił funkcję oficera operacyjnego ds. planowania oraz tłumacza w Siłach Rozdzielająco-Obserwacyjnych ONZ (UNDOF). W latach 2000–2002 studiował w Akademii Obrony Narodowej (AON), którą ukończył z II lokatą, po czym został skierowany do pełnienia służby w Generalnym Zarządzie Dowodzenia i Łączności P6 Sztabu Generalnego Wojska Polskiego. W 2003 służył jako obserwator wojskowy ONZ w ramach misji UNMIL w Liberii.
Od 2005 objął funkcję szefa wydziału w Komendzie Głównej Żandarmerii Wojskowej, gdzie odpowiadał za realizację celów Sił Zbrojnych NATO, Praskich Zobowiązań na rzecz Zdolności Obronnych (PCC) oraz współpracę z Unią Europejską. W maju 2005 jako major reprezentował KGŻW na międzynarodowej konferencji poświęconej terroryzmowi w Ankarze. Od 19 czerwca do 1 grudnia 2006 w stopniu podpułkownika dowodził I zmianą Polskiego Kontyngentu Wojskowego w Kongu, stacjonującym w Kinszasie. 21 grudnia 2006 w Warszawie ppłk Marek Gryga uczestniczył w oficjalnym powitaniu powracających z misji żołnierzy. Po powrocie kontynuował służbę w KGŻW.