2001 wurde Marques als Teamkollege von Neuling Fernando Alonso wieder als Stammfahrer bei Minardi in der Formel 1 verpflichtet. Auch dieses Jahr war von vielen Ausfällen geprägt, als bestes Ergebnis waren neunte Plätze in Brasilien und Kanada zu verbuchen. Beim Grand Prix von Großbritannien konnte er sich nicht qualifizieren. Er wurde regelmäßig sowohl im Rennen als auch in der Qualifikation von seinem Teamkollegen geschlagen und schließlich nach dem Großen Preis von Belgien durch Alex Yoong aufgrund dessen Sponsoren ersetzt. Mit seinem letzten Rennen in der Formel 1 nahm er an insgesamt 26 Grand Prix teil, trat aber nur zu 24 Rennen an.