ترامپ، مارکوروبیو را به عنوان وزیر امورخارجه خود معرفی کرد. انتصاب روبیو، برخی نزدیکان رئیس‌جمهور جدید آمریکا را نیز متعجب ساخته زیرا تصور نمی‌کردند وی بتواند فردی مانند روبیو را به عنوان سکاندار دستگاه سیاست خارجی کشورش انتخاب کرده و به وی در این عرصه اعتماد کند. مارکو روبیو پس از فارغ‌التحصیلی به تدریج وارد دنیای سیاست شد و توانست به مجلس نمایندگان ایالت فلوریدا راه یابد. او در آنجا به عنوان رئيس مجلس انتخاب و خود را بیش از پیش به دنیای سیاست آمریکا معرفی کرد.در معادلات درون حزبی جمهوری‌خواهان، این سناتور آمریکایی مشهور به لجاجت است. روبیو در سال ۲۰۱۰، به عنوان یک نامزد دور از انتظار برای کسب نامزدی سنای جمهوری‌خواهان در مقابل فرماندار چارلی کریست رقابت کرد.

اگرچه رهبران حزب از او خواستند تا از رقابت انصراف داده و برای دادستان کل نامزد شود و قول دادند که عرصه رقابت را برای او باز کنند، اما روبیو قبول نکرد و معتقد بود که نمی‌تواند پس از تعهد به رقابت سنا، عقب‌نشینی کند.البته او در رقابت باقی ماند و توانست به پیروزی هم‌دست یابد. او در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۲۲ دو بار دیگر انتخاب شد اما با حضور در وزارت خارجه او دیگر در مجلس سنا حضور نخواهد داشت.مهم‌ترین تقابل روبیو در سال ۲۰۱۶ میلادی با ترامپ رقم خورد.روبیو در سال ۲۰۱۶ وارد رقابت‌های ریاست‌جمهوری شد و با یک میدان شلوغ از نامزدهای جمهوری‌خواه ازجمله دونالد ترامپ روبه‌رو شد.او در ایالت مینه‌سوتا، واشنگتن دی‌سی و پورتوریکو پیروز شد، اما در ایالت خانگی خود، فلوریدا، از ترامپ شکست خورد. ترامپ ۴۵/۷ درصد آرا و روبیو ۲۷ درصد آرا را به دست آوردند.در طول کارزار انتخاباتی، آن دو به یکدیگر توهین می‌کردند. ترامپ او را «مارکو کوچولو» خطاب می‌کرد و روبیو نیز ترامپ را «حقه‌باز» می‌نامید و اندازه دستان او را به سخره می‌گرفت.با این حال، پس از پیروزی ترامپ، رابطه آن‌ها بهبود یافت. روبیو بعدها اظهارات خود در سال ۲۰۱۶ را عادی و بخشی از رقابت انتخاباتی دانست. او در ادامه در کنار ترامپ باقی ماند و در مراحل پایانی کمپین انتخاباتی این نامزد جمهوری‌خواه به تلاش برای پیروزی ادامه داد.به عبارت بهتر، روبیو پس از شکست در فلوریدا نیز حاضر نشد از رقابت با ترامپ انصراف دهد. مارکوروبیو به مانند مایک پمپئو، به لحاظ حزبی به تی پارتی تعلق پررنگ‌تری دارد. مارکو روبیو در سال ۲۰۱۰ با موج جنبش «تی پارتی» همراه و علیه سیاست‌های باراک اوباما و کنگره دموکرات مشغول فعالیت شد.

او به عنوان معاون رئيس کمیته منتخب اطلاعات سنا و عضو کمیته روابط خارجی بارها علیه تهدیدهای چین، روسیه، ایران و کره شمالی صحبت کرده است. او یکی از مخالفان سفت و سخت توافق هسته‌ای با ایران در سال ۲۰۱۵ بود و تلاش‌های فراوانی در مجلس سنا برای رد این توافق انجام داده بود.یکی از انتقاداتی که اخیرا به ترامپ واردشده، مربوط به ناتوانی احتمالی روبیو در تنش‌زدایی نسبی در حوزه سیاست خارجی آمریکاست. همچنین امکان دارد روبیو با ترامپ بر سر پرونده‌ها و موضوعاتی که ایلان ماسک یا دیگران قصد دخالت مستقیم در آن‌ها را داشته باشند، دچار مجادله و درگیری شود.