Vlatko Marković je leta 1955 začel nogometno kariero pri Iskri. Od leta 1955 do 1958 je igral za Čelik Zenico, nato pa od 1958 do 1966 za zagrebški Dinamo. Leta 1958 je z modrimi osvojil jugoslovansko prvenstvo, v sezoni 1962/63 pa še pokal. Za Dinamo je odigral 252 tekem. V letih 1966 in 1967 je nastopal za dunajski klub WienerSportClub, od leta 1967 do 1969 pa za Austrio.

Za jugoslovansko reprezentanco je odigral 16 tekem. Leta 1962 je nastopil tudi na svetovnem prvenstvu v Čilu in bil izbran v najboljšo enajsterico, v kateri so bili ob njemViliam Schrojf, Djalma Santos, Josef Masopust, Ján Popluhár, Svatopluk Pluskal, Garrincha, Amarildo, Uwe Seeler, Pelé in Mário Zagallo.

Do konca predan HNS

Po igralski karieri se je posvetil trenerskemu poklicu. Kot trener je vodil nogometaše Zagreba, belgijskega Standarda Liegea, dvakrat francoske Nice, Hajduka. Večkrat je bil trener Dinama, s katerim je v sezoni 1979/80 osvojil jugoslovanski pokal. Kot trener in športni direktor je vodil tudi dunajski Rapid. V sezoni 1972/73 je z jugoslovansko reprezentanco do 23 let osvojil evropski naslov.

Bil je tudi selektor hrvaške vrste, kot športni delavec pa je bil predan HNS. Leta 1998 je sedel na predsedniški stolček hrvaške zveze, kjer je deloval do leta 2012, ko je postal prvi častni predsednik HNS. Za svoje delo v nogometu je Marković prejel številne nagrade in priznanja.