Op het NK afstanden 2009 won Leenstra opnieuw brons op de 1500 meter en veroverde daarmee plaatsing voor de wereldbekerwedstrijden. Op de 1000 meter werd ze vijfde maar door de beschermde status van Ireen Wüst was ze op deze afstand slechts reserve. In november 2008 won ze voor het eerst een wereldbekerwedstrijd, de ploegenachtervolging samen met Wüst en Groenewold. Tijdens het NK allround 2009 werd ze vijfde en daarmee ook slechts aangewezen als reserve voor het EK 2009. Bij het NK Sprint eindigde ze na winst op de tweede 1000 meter in het eindklassement als vierde en was Leenstra, na het aanwijzen van de gediskwalificeerde Annette Gerritsen, eveneens reserve voor het aanstaande WK Sprint. Op de selectiewedstrijd eind januari lukte het Marrit Leenstra niet om zich te plaatsen voor het WK allround, maar ze mocht wel de 1500 meter blijven rijden voor de wereldbeker. Tijdens de wereldbekerwedstrijd in Heerenveen plaatste ze zich voor het WK afstanden op de 1500 meter, wat haar in Erfurt niet gelukt was op de 1000 meter. Op haar debuut op het wereldkampioenschap afstanden leek ze op de 1500 meter één honderdste tekort te komen voor een top tienplek, maar door de diskwalificatie van Kristina Groves werd ze alsnog tiende.