Marta cùng Brasil dự Giải vô địch bóng đá nữ thế giới 2007, vượt qua vòng bảng với ba trận toàn thắng, trong đó Marta có bốn bàn cho riêng mình. Tại tứ kết Brasil thắng 3–2 trước trong đó có bàn thắng từ chấm phạt đền của Marta. Tại bán kết Marta ghi hai bàn giúp Brasil thắng 4–0 trước Hoa Kỳ — trong đó bàn thứ hai thể hiện kỹ thuật tuyệt vời của cố. Tuy vậy Brasil để thua 2–0 trước ở trận chung kết. Marta thậm chí còn bỏ lỡ quả phạt đền ở giữa hiệp hai để cân bằng tỉ số trận đấu. Niềm an ủi của cô là danh hiệu Quả bóng vàng và Chiếc giày vàng (nhờ thành tích 7 bàn) của World Cup nữ 2007.