Po dolasku u Zagreb, gdje je završio Fakultet fizičke kulture, zaigrao je za Dinamo, za koji je nastupao od 1958. do 1966. godine. Zatim se zaputio u inozemstvo, u austrijski Wiener SK, a bio je još član belgijskog Genta i bečke Austrije, do kraja klupske karijere 1968. godine.
U dresu nacionalne selekcije bivše Jugoslavije debitirao je protiv Mađarske u Beogradu, 1961. godine, a nastupio je i na Svjetskom prvenstvu u Čileu iduće godine. Izabran je u najbolju momčad tog natjecanja, a ukupno je za Jugoslaviju nastupio 16 puta.
Trenerskog se posla primio u NK Zagrebu, a potom je postao i izbornik reprezentacije bivše Jugoslavije do 23 godine, s kojom je bio prvak Europe. Trenirao je još belgijski Standard iz Liegea, francusku momčad Nice, bečki Rapid, jednom splitski Hajduk (1977. - 1978.) te u nekoliko navrata (1978. - 1980., 1983., 1990. - 1991. i 1992.) zagrebački Dinamo.
Hrvatsku nogometnu reprezentaciju vodio je u jednoj utakmici, u prijateljskoj pobjedi protiv Ukrajine 3:1, 1993. godine u Zagrebu.
Dužnost predsjednika Hrvatskog nogometnog saveza obnašao je od 1998. do 2012. godine, kada je proglašen počasnim predsjednikom, a naslijedio ga je sadašnji predsjednik Davor Šuker. U svojoj je djelatničkoj karijeri bio još i instruktor Fife, član Fifinog Coca-Cola programa, dopredsjednik HNS-a, predsjednik Tehničke komisije HNS-a, član Uefine Komisije za tehnički razvoj, član Fifine komisije za nacionalne saveze, član Fifine Komisije za Goal-projekt te predsjednik Uefine Tehničke komisije.
Dobitnik je više nagrada, među kojima se ističu Nagrada Matija Ljubek Hrvatskog olimpijskog odbora, Državna nagrada za sport Franjo Bučar, te francuski orden Viteza nacionalnog reda za izuzetne zasluge u promicanju nogometa u Francuskoj i svijetu.
Vlatko Marković preminuo je 23. rujna 2013. godine u Zagrebu.
