1991 року спортсменка подолала в своїй кар'єрі «гросмейстерські» рубежі 11 та 50 секунд у бігу на 100 та 400 метрів відповідно. Першим великим успіхом спортсменки став тогорічний чемпіонат світу в Токіо, де вона стала чемпіонкою на дистанції 400 метрів. Це зробило її головною фавориткою на цій дистанції на Олімпійських іграх 1992 року в Барселоні. Марі-Жо виправдала прогнози, вигравши фінал 400-метрівки з результатом 48,83. Перек стала єдиною в олімпійському фіналі, хто зміг вибігти з 49 секунд, а також першою французькою легкоатлеткою, яка перемогла на Олімпіаді з 1968 року, коли ту саму дистанцію виграла Колетт Бессон.