Marta Brezilya'nın 2011 FIFA Kadınlar Dünya Kupası kadrosuna da çağrıldı. Takım bu turnuvada çeyrek finalde ABD'ye elenerek erken veda etti. Marta turnuvayı 4 gol ve 2 asistle kapattı. Bunun sonucunda Birgit Prinz ile birlikte Kadınlar Dünya Kupası'nın en golcü isimleri arasına girmiş oldu. Bu sonuçla turnuvada gol krallığında ikinci sıraya gelerek Gümüş Top ödülünü kazandı. Avustralya ile oynanan karşılaşmada yaptığı santra sonrasında iki takım taraftarlarınca da yuhalandı. Pek çok kişi bunun sebebini özellikle de ABD ile oynanan çeyrek final maçındaki bencil oyun tarzına bağladı.