Marko Letonja 2012 és 2021 között a Strasbourgi Filharmonikus Zenekar vezető karmestere volt, és ebben időszakban olyan neves művészekkel működött együtt, mint Isabelle Faust, Stephen Hough, Nemanja Radulović és Jean-Efflam Bavouzet. A zenekarral és Michael Spyres szólista közreműködésével készített, a közelmúltban megjelent felvétele, a Baritenor rövid idő alatt nagy sikert aratott a kritikusok körében, a The Times beválogatta 2021 tíz legjobb klasszikus albuma közé, és elnyerte a 2022-es Gramophone-díjat az Év vokális albuma kategóriában. Letonja a Helpmann-díjat is elnyerte a Legjobb szimfonikus koncert kategóriában Wagner Trisztán és Izolda koncertszerű előadásáért, Nina Stemme és Stuart Skelton közreműködésével.
Vendégkarmesterként a világ számos rangos együttesét dirigálta, köztük a Bécsi Szimfonikusokat, a Müncheni Filharmonikusokat, a Svájci Romande Zenekart, a Hamburgi Szimfonikusokat, a Salzburgi Mozarteumot, a milánói Scala Filharmonikus Zenekarát, a Milánói Giuseppe Verdi Szimfonikus Zenekart és a Berlini Rádió Szimfonikus Zenekarát. Korábban több fontos tisztséget is betöltött: a Tasmán Szimfonikus Zenekar vezető karmestere, valamint a Bázeli Szimfonikus Zenekar és a Bázeli Színház zeneigazgatója volt, ahol Felix Weingartner szimfóniáinak teljes ciklusát rögzítette, továbbá olyan új produkciókat vezényelt, mint a Tannhäuser, a Traviata, a Bűvös vadász, a Borisz Godunov, a Trisztán és Izolda, a Rigoletto és a Don Giovanni. Wagner zenéjének lelkes híveként elvezényelte a Ring-ciklust a Svéd Királyi Operában és a lisszaboni Teatro São Carlosban, valamint a Parsifal, A walkür és Az istenek alkonya előadásait a Strasbourgi Nemzeti Operában.
Pályafutása során Letonja olyan neves operaházakban is dirigált, mint a Bécsi Állami Operaház (Pikk dáma, Hoffmann meséi), a Genfi Nagyszínház (Medea, Manon), a Római Opera (Rómeó és Júlia), a Drezdai Semperoper (Nabucco), a milánói Scala (José Saramago Il dissoluto assolto című műve Hindemith Sancta Susanna című darabjával párban, A Makropulosz-ügy, Hoffmann meséi), a Berlini Állami Operaház (Pillangókisasszony), a Berlini Deutsche Oper (Traviata), a Strasbourgi Nemzeti Opera (A walkür, Az istenek alkonya, A bolygó hollandi, A Makropulosz-ügy, Pikk dáma), valamint a Cagliari Teatro Lirico (Parasztbecsület, Bajazzók, A bolygó hollandi).
Marko Letonja zongorista és karmesteri tanulmányait a Ljubljanai Zeneakadémián kezdte, majd 1989-ben diplomázott Otmar Suitner növendékeként a Bécsi Zene- és Színházművészeti Akadémián. Mindössze két évvel később a Szlovén Filharmonikus Zenekar zeneigazgatója lett Ljubljanában, ahol 2003-ig vezényelt. A Magyar Állami Operaházban 2025-ben debütál Mahler VIII. (Ezrek) szimfóniájával.