Pebalap asal Spanyol itu memupuskan harapan sang rival asal Prancis yang sedang mengincar kemenangan pertamanya di kelar premier.
Quartararo, yang start dari P3, memimpin hampir sepanjang lomba dan mampu menjaga jarak sekitar 0,2 detik dari Marquez.
Namun di lap terakhir, Marquez melancarkan serangannya ketika menyalip Quartararo di tikungan pertama.
Tak lama meraih kembali posisinya namun Marquez tak menyerah dan menyerang lagi ke depan.
Quartararo hampir menubruk Marquez dari belakang jelang dua tikungan terakhir sebelum akhirnya sang pebalap Spanyol itu melintas garis finis 0,903 detik di depan, demikian laman resmi MotoGP.
This one means a lot to @marcmarquez93! ????#SanMarinoGP ???????? pic.twitter.com/54ECsbREku
— MotoGP™ ???????? (@MotoGP) September 15, 2019
"Pada akhirnya aku putuskan untuk melakukannya" kata Marquez seperti dikutip AFP.
Juara dunia lima kali itu kini mengemas 77 kemenangan Grand Prix selama karirnya di semua kelas untuk menyalip rekor kemenangan legenda dari Britania Mike Hailwood.
Pebalap berusia 26 tahun itu kini telah memenangi 51 balapan di kelar premier, 16 di kelas Moto2, dan sepuluh di kelas Moto3.
Maverick Vinales (Monster Energy Yamaha MotoGP) melengkapi podium dengan finis ketiga walau pun mengawali lomba dari pole position.
Empat pebalap Yamaha berada di peringkat lima besar hari itu. Valentino Rossi (Monster Energy Yamaha MotoGP) finis keempat di kampung halamannya itu, diikuti oleh Franco Morbidelli (Petronas Yamaha SRT) di peringkat lima.
Five laps remaining! ????
— MotoGP™ ???????? (@MotoGP) September 15, 2019
Who are you backing, @FabioQ20 or @marcmarquez93? ????#SanMarinoGP ???????? pic.twitter.com/8fX2u5zmnE
"Balapan yang berat," kata Quartararo. "Itu pertama kalinya aku bertarung dengan Marquez seperti itu."
Quartarararo, yang langganan tampil sebagai yang tercepat di sesi latihan bebas itu, kini telah naik podium empat kali di debutnya musim ini sebagai pebalap rookie tim satelit Yamaha untuk menduduki peringkat tujuh klasemen pebalap umum dengan mengemas 112 poin, terpaut 17 poin dari Valentino Rossi.
Dengan hasil itu, Marquez meraih kemenangan ketiga kalinya di Misano di kelas premier dan menyamai capaian Rossi dan Jorge Lorenzo.
Marquez pun semakin kokoh di puncak klasemen dengan 275 poin, unggul 93 poin dari rival terdekatnya, Andrea Dovizioso (Ducati) dengan enam balapan tersisa.
Hasil GP San Marino 2019
1 Marc Marquez SPA Repsol Honda (RC213V) 42 menit 25,163 detik
2 Fabio Quartararo FRA Petronas Yamaha (YZR-M1)* +0,903 detik
3 Maverick Viñales SPA Monster Yamaha (YZR-M1) +1,636 detik
4 Valentino Rossi ITA Monster Yamaha (YZR-M1) +12,660 detik
5 Franco Morbidelli ITA Petronas Yamaha (YZR-M1) +12,774 detik
6 Andrea Dovizioso ITA Ducati Team (GP19) +13,744 detik
7 Pol Espargaro SPA Red Bull KTM Factory (RC16) +20,050 detik
8 Joan Mir SPA Suzuki Ecstar (GSX-RR)* +22,512 detik
9 Jack Miller AUS Pramac Ducati (GP19) +26,554 detik
10 Danilo Petrucci ITA Ducati Team (GP19) +31,456 detik
11 Johann Zarco FRA Red Bull KTM Factory (RC16) +32,388 detik
12 Aleix Espargaro SPA Factory Aprilia Gresini (RS-GP) +34,477 detik
13 Tito Rabat SPA Reale Avintia Ducati (GP18) +35,325 detik
14 Jorge Lorenzo SPA Repsol Honda (RC213V) +47,247 detik
15 Hafizh Syahrin MAL Red Bull KTM Tech3 (RC16) +62,280 detik
16 Miguel Oliveira POR Red Bull KTM Tech3 (RC16)* +67,831 detik
17 Karel Abraham CZE Reale Avintia Ducati (GP18) +84,666 detik
18 Takaaki Nakagami JPN LCR Honda (RC213V) +1 lap
Cal Crutchlow GBR LCR Honda (RC213V) DNF
Michele Pirro ITA Ducati Team (GP19) DNF
Alex Rins SPA Suzuki Ecstar (GSX-RR) DNF
Francesco Bagnaia ITA Pramac Ducati (GP18)* DNF
* Rookie.