Marquette es más conocida por su exploración del río Mississippi, que cubría aproximadamente 1,700 millas desde el cruce del río Wisconsin con el Mississippi hasta el río Arkansas. Marquette viajó con Louis Jolliet y juntos, no solo encontraron el río, sino que viajaron a través de lo que algún día se convertiría en Chicago.
Marquette dedicó gran parte de su tiempo de viaje a documentar las cosas que vieron los viajeros. Fue uno de los primeros europeos en ver y describir gran parte de la fauna y la fauna de la zona. Encontraron numerosos pueblos nativos americanos a lo largo o cerca del río y aprendieron mucho de ellos, como el hecho de que el río continuaba hasta el golfo.