Marquette est surtout connu pour son exploration du fleuve Mississippi, qui couvrait environ 1 700 milles de la jonction de la rivière Wisconsin avec le Mississippi jusqu'à la rivière Arkansas. Marquette a voyagé avec Louis Jolliet et ensemble, non seulement ils ont trouvé la rivière, mais ils ont traversé ce qui deviendrait un jour Chicago.
Marquette a consacré une grande partie de son temps de voyage à la documentation des choses que les voyageurs ont vues. Il a été l'un des premiers Européens à voir et à décrire une grande partie de la faune et de la flore de la région. Ils ont trouvé de nombreux villages amérindiens le long ou à proximité de la rivière et ont beaucoup appris d'eux, comme le fait que la rivière continuait jusqu'au golfe.
