Den 21-årige blev den yngsta någonsin back-to-back mästare i den främsta klassen när han clinched sin andra världstitel på Motegi banan.
Repsol Honda ryttare Marquez vann titeln med en oantastlig ledning på 312 poäng i den totala ställningar med tre lopp att gå.
"Bara två år i MotoGP med två titlar är otroligt ", sade Marquez.
Spaniens Jorge Lorenzo vann loppet 1.638 sekunder före Marquez med Italiens Valentino Rossi tredje.
Rossi flyttade upp till andra plats i mästerskapet före Marquez lagkamrat Dani Pedrosa med Lorenzo fjärde.
Marquez vann titeln med 11 segrar i 15 tävlingar, inklusive en rekordlik 10 i rad.
Han är också den yngsta ryttaren att vinna två på varandra följande världsmästerskap, slå tidigare rekord som hölls av Storbritanniens Mike Hailwood 1963.
Marquez gjorde inte den bästa start av linjen från fjärde på nätet.
Men han jagade den främre gruppen och övertog Pol Espargaro, Dani Pedrosa och Andrea Iannone i öppningsvarven.
Han tog sedan av Andrea Dovizioso som började på stolpe och vann en mellanrace strid med Rossi, omkörning vid andra försöket på varv nio för andra plats.
Marquez gjorde ett försök att fånga Lorenzo, men Yamaha ryttare svarade och Marquez bosatte sig för andra.
Pedrosa slutade på fjärde plats bara 0,5seks bakom Rossi.
"Tävlingen spelar egentligen ingen roll idag ", sade Marquez, som också har vunnit världstitlar på Moto2 och Moto3.
"Kanske var jag inte rider som alltid, som jag kände lite annorlunda. Det var svårt att köra om och jag ville inte ha ett misstag. Jag hade två misstag i de senaste loppen, men vi fick titeln. Det är otroligt att ta det hemma. Tack vare min familj och Honda."
"Kanske för människorna det ser lätt eftersom jag alltid ler, men det finns en hel del press. Jag är verkligen nöjd med mitt team och familj och fans, de knuffar mig alla. Det är som en dröm just nu."
Nästa lopp är Phillip Island, Australien den 19 oktober.
Motegi MotoGP resultat:
1. Vad är det för fel på dig?  Jorge Lorenzo (Spanien) Yamaha 42:21.259 sek
2 ) och 2......................................................................................................... Marc Marquez (Spanien) Honda +1,638
3. Vad är det som händer? Valentino Rossi (Italien) Yamaha +2,602
Fyra. Dani Pedrosa (Spanien) Honda +3.157
För att uppnå detta mål har kommissionen beslutat att inleda ett förfarande enligt artikel 108.2 i fördraget om Europeiska unionens funktionssätt (nedan kallat EUF-fördraget). Andrea Dovizioso (Italien) Ducati +14.353
6. Vad är det som händer? Andrea Iannoneita (Italien) Ducati +16.653
7. Vad är det som händer? Stefan Bradl (Tyskland) Honda +19,531
8. Vad är det som händer? Pol Espargaro (Spanien) Yamaha +19,815
9. Utövande av delegeringen av befogenhet Bradley Smith (britannien) Yamaha +23.575
- Tio. - Vad är det för fel på dig? Alvaro Bautista (Spanien) Honda +35.687
Spaniard Marc Marquez behöll sin MotoGP-mästerskapstitel med en andraplats i Japan på söndag.