Marko Ilešič je svojo doktorsko disertacijo zagovarjal leta 1984. Imel je aktivno vlogo pri vodenju Pravne fakultete Univerze v Ljubljani, saj je bil od leta 1995 do leta 2001 njen prodekan, od leta 2001 do leta 2004 pa dekan.
Na Sodišču združenega dela v Ljubljani je delal od leta 1975 do 1986, v tem času pa je opravljal funkciji sodnika in predsednika senata. Je avtor številnih publikacij in je bil leta 1993 izvoljen za predsednika Zveze društev pravnikov Slovenije, to funkcijo pa je opravljal do leta 2005, navajajo v njegovi biografiji na spletni strani Sodišča EU.
Zaradi izrazitega zanimanja za športno pravo, zlasti nogometno, je med drugim od leta 1978 do leta 1986 predsedoval Sodišču združenega dela za telesno kulturo ter zasedal kot sodnik na pritožbenem razsodišču Evropske nogometne zveze (UEFA) in pritožbenem razsodišču Mednarodne nogometne zveze (FIFA). Poleg tega je opravljal vodstvene funkcije kot predsednik Nogometne zveze Slovenije od leta 1985 do leta 1989, predsednik Nogometne zveze Jugoslavije med letoma 1990 in 1991 ter kot član izvršnega odbora in nato kot podpredsednik Olimpijskega komiteja Slovenije od leta 1991 do leta 2005.
Ukvarjal se je tudi z gospodarskim pravom, bil je predsednik borznega razsodišča v Ljubljani in arbiter pri Gospodarski zbornici Jugoslavije. Nato je bil arbiter pri Gospodarski zbornici Slovenije in pri Mednarodni trgovinski zbornici v Parizu.
Marko Ilešič je bil tudi prvi slovenski sodnik, ki je bil imenovan na Sodišče, in sicer 11. maja 2004. Sodniki tega sodišča so ga izvolili za predsednika senata, na tem položaju pa je ostal dva zaporedna mandata, od 9. oktobra 2012 do 8. oktobra 2018.
V svoji sodniški karieri je prejel tudi naziv častnega člana Društva za pomorsko pravo Slovenije, priznanje za življenjsko delo Zveze društev pravnikov Slovenije, bil je častni član NZS ter nosilec velikega častnega reda za zasluge Italijanske republike.
Sožalje ob smrti Marka Ilešiča je izrekel tudi predsednik vlade Robert Golob. "Ob smrti sodnika Sodišča EU Marka Ilešiča izrekam iskreno sožalje njegovi družini in bližnjim. Njegova predanost pravici in neprecenljiv prispevek k evropskemu pravosodju bosta večno zapisana v zgodovino."
Tudi zunanja ministrica Tanja Fajon se je oglasila na družbenem omrežju. "Spremljala sem njegovo izjemno delo na sodišču EU. Najine poti so se pogosto srečale v Luxemburgu, ko sem bila še novinarka, in on prvi slovenski sodnik. Izjemen sogovornik, profesor, ugleden mednarodni pravnik, gospod. Iskreno sožalje vsem najbližjim."