2012年.2012年初，马龙和队友于德国多特蒙德，夺得世乒赛男团冠军。8月，马龙与张继科、王皓组成的中国男队，于伦敦奥运会男团决赛3：0横扫韩国队，获得团体冠军。2012年全国乒乓球锦标赛，马龙领军北京队蝉联男子团体冠军。同年进行的世界杯乒乓球赛，马龙于男单决赛4：0横扫德国选手波尔，首次获得男单世界冠军。
2013年.2013年，马龙再次于巴黎世界乒乓球锦标赛男单比赛中杀入四强，继2009年横滨世乒赛及2011年鹿特丹世乒赛后，连续三届于四强战负于老对手王皓拍下而