Sezon 2012 stał pod znakiem zapytania po tym, jak u Marqueza pojawiły się problemy ze wzrokiem (będące powikłaniami po wypadku). Konieczna była skomplikowana operacja, która na szczęście zakończyła się sukcesem. Marc opuścił jednak przedsezonowe testy, co zdecydowanie utrudniło we właściwym przeprowadzeniu okresu przygotowawczego. Podczas GP Kataru spisał się jednak znakomicie, ocierając się o pierwszą lokatę w kwalifikacjach, natomiast w wyścigu wygrywając pojedynek z Włochem Andreą Iannone. Po pasjonującej walce ze swoim rodakiem Polem Espargaro, Marquez zdobył tytuł mistrza świata klasy Moto2 (324 punktów, 9 zwycięstw, 13 razy na podium), #93 nie pozostawił swoim rywalom złudzeń, kto był najlepszy, a jego wyścigi w Japonii i Walencji, gdzie musiał przebijać się przez całą stawkę, żeby ostatecznie wygrać, były ozdobą całych mistrzostw.
MotoGP Marquez testował Hondę RC213V po ostatnim wyścigu sezonu w Walencji. Od razu zebrał świetne noty tracąc jedynie sekundę do swojego partnera zespołowego, Daniego Pedrosy, który był wtedy najszybszy. Potwierdził swoje aspiracje podczas kolejnego testu w Malezji na torze Sepang, gdzie przed dwa pierwsze dni ustępował tylko Pedrosie i Lorenzo, wyprzedzając m.in.