Sie erzielte sieben Weltrekorde auf ihrer Paradestrecke, den 400 Metern. Die 47,60 s von 1985, als sie beim Weltcup in Canberra bis auf die Russin Olha Wladykina-Bryshina (48,27 s) die gesamte Konkurrenz deutlich besiegte, wurden bis heute nicht unterboten. Außer Koch gelang nur der Tschechin Jarmila Kratochvílová (47,99 s am 10. August 1983) ein Lauf unter 48 Sekunden. Ihren ersten Weltrekord stellte Marita Koch allerdings über die 200 Meter auf, einen Monat vor ihrem ersten Weltrekord über 400 Meter. Mit 21 Jahren (1978) lief sie die halbe Runde im Erfurter Steigerwaldstadion in 22,06 s. Ein Jahr später drückte sie die Marke schließlich auf 21,71 s, was bis zum 28. August 2015 Europarekord war, als Dafne Schippers diesen bei den Leichtathletik-Weltmeisterschaften 2015 in Peking unterbot. 1984 bestätigte sie diese Zeit noch einmal.