Marko Letonja sodi med najuspešnejše slovenske dirigente. Študiral je na Akademiji za glasbo v Ljubljani, in sicer najprej klavir pri profesorju Aciju Bertonclju, nato pa dirigiranje pri profesorju Antonu Nanutu. Obenem je študiral dirigiranje tudi pri profesorju Otmarju Suitnerju na dunajski Akademiji za glasbo in gledališko umetnost, kjer je diplomiral leta 1989. Uspešnemu debiju z Orkestrom Slovenske filharmonije leta 1987 so sledili nastopi po Sloveniji in v tujini, s katerimi je pritegnil nemalo pozornosti. Med letoma 1989 in 2003 je bil umetniški vodja Orkestra Slovenske filharmonije. Leta 2003 je postal glavni dirigent in umetniški vodja Simfoničnega orkestra in gledališča v Baslu, s katerim je posnel cikel simfonij Felixa Weingartnerja ter dirigiral novim opernim produkcijam.
Od leta 2012 je glavni dirigent Filharmoničnega orkestra iz Strasbourga. Med njegove najnovejše uspehe sodijo turneja po Nemčiji, ki je imela svoj vrhunec v izredno dobro ocenjenih izvedbah v hamburški Filharmoniji na Labi ter frankfurtskem prizorišču Stara opera. Nastopil je tudi na turneji po Koreji ter izvedel Bartókovo opero Grad Sinjebradega v pariški Filharmoniji.
Letonja je po tem, ko je bil med letoma 2011 in 2018 glavni dirigent Simfoničnega orkestra na Tasmaniji, postal njegov častni dirigent. Ima velike zasluge za napredek orkestra. Leta 2017 je za koncertno izvedbo Wagnerjeve opere Tristan in Izolda z Nino Stemme in Stuartom Skeltnom v glavnih vlogah prejel nagrado Helpmann za najboljši koncert simfoničnega orkestra. Od leta 2018 je glavni glasbeni direktor Filharmonije Bremen.
Kot gostujoči dirigent je delal z Dunajskimi simfoniki, Münchensko filharmonijo, Orkestrom Romanske Švice, Hamburškimi simfoniki, Orkestrom milanske Scale in Simfoniki Berlinskega radia. Deloval je tudi s Filharmoniki iz Seula, orkestrom Mozarteum iz Salzburga, opernim orkestrom iz Stockholma, Državnim orkestrom iz Stuttgarta ter se podal na turnejo s Simfoničnim orkestrom Giuseppeja Verdija iz Milana. Med njegove aktualne dosežke sodijo produkcija Hoffmannovih pripovedk v Novem narodnem gledališču v Tokiju, produkcija Falstaffa v Bremnu in produkcija Ginasterjeve opere Beatrice Cenci v Narodni operi na Renu v Strasbourgu, za katero je leta 2019 prejel veliko nagrado francoskega združenja gledaliških in glasbenih kritikov za najboljšo operno produkcijo.
Leta 2017 je Marko Letonja dirigiral Wagnerjevo tetralogijo Nibelungov prstan v Kraljevi švedski operi, za kar je prejel glasne pohvale kritikov. Njegovo dirigiranje so opisali kot »iskrivo« (Forum Opera), na spletnem portalu Bachtrack pa so povzdigovali »tematsko jasnost in pregled nad dolgo strukturo«. Tetralogijo je dirigiral tudi v gledališču Sao Carlos v Lizboni. Zadnja leta se sploh rad vrača k Wagnerju. Nazadnje je dirigiral novo produkcijo Parsifala v Narodni operi na Renu.
Svojo repertoarno raznolikost je predstavil na nastopih v Dunajski državni operi (Pikova dama, Hoffmannove pripovedke), v Velikem gledališču v Ženevi (Medea, Manon), Opernem gledališču v Rimu (Romeo in Julija), Semperjevi operi v Dresdnu (Nabucco), milanski Scali (Il dissoluto assolto Joséja Samaraga, Sancta Susanna Hindemitha, Primer Makropulos in Hoffmannove pripovedke), Državni operi v Berlinu (Madama Butterfly), Nemški operi Berlin (La traviata) in opernem gledališču v Cagliarju (Cavalleria rusticana, Glumači in Večni mornar).
