运会男子单打决赛上击败队友王皓获得冠军。同年，马龙于国际乒联世界单打排名榜上首次排名第一。2010年团体世界杯乒乓球赛马龙与许昕、王皓、郝帅、张继科等在迪拜代表中国国家队出战最终蝉联冠军，并实现三连冠。
2011年.鹿特丹世乒赛上，马龙连续两届杀入男单四强，但又一次不敌王皓而无缘决赛。但在男双比赛中，马龙和许昕合作，于决赛中4:1完胜马琳/陈玘，首夺世乒赛单项冠军。10月在张家港举行的2011年全国乒乓球锦标赛上，马龙夺得男子单打冠军、并率领北京队获得男子团体冠军。