Pozsonyban jogi tanulmányokat folytatott, majd Pesten nevelői állást vállalt. Közben elvégezte az egyetem orvosi karát. Balassa János felismerte tehetségét és segítségével, 1844-ben Bécsben folytathatta tanulmányait. Itt ismerte meg Semmelweis Ignácot, akivel életre szóló barátságot kötött. 1847-től Balassa János mellett tanársegéd, 1848-ban a baleseti sebészet oktatója, majd Pesten kórházi főorvos volt. 1849-ben a Komárom ostrománál súlyosan megsebesült Görgey Artúrt gyógykezelte. A szabadságharc után nem térhetett vissza az egyetemre. Megnősült és feleségéhez Vasegerszegre költözött. 1857-ben megalapította az Orvosi Hetilapot, melye 32 éven át szerkesztett. 1863-ban az MTA tagja lett és megalapította a Magyar Orvosi Könyvkiadó Társulatot, Lengyel Endrével szerkesztették az 1862-ben kiadott Orvos-gyógyszerész műszógyűjteményt. 1867-től a vallás- és közoktatásügyi minisztériumban az orvosképzési-, majd az összes egyetemi ügyek előadója volt 1892-ig. 1893-ban a budapesti egyetem orvoskara tanárrá választotta. Az orvosképzés korszerűsítése, a közegészségtani tanszék létesítése, a klinikák fejlesztése, az orvos továbbképzés elindítása fűződik a nevéhez. 1886-ban megalapította az Országos Közegészségügyi Egyesületet. Jelentős volt publicisztikai tevékenysége is. A Szombathelyi Kórház, amely 1955 óta viseli a nevét, kiváló orvosainak elismerésére Markusovszky-emlékérmet alapított, egykori szerkesztőjének tiszteletére az Orvosi Hetilap által alapított Markusovszky-díjjal a legkiválóbb közlemények szerzőit jutalmazzák. A megyei kórház kertjében 1955. április 2-án avatták fel mellszobrát, Majthényi Károly szobrászművész alkotását. Noha a kórház alapítója dr. Pető Ernő volt (1929), mégsem az ő nevét viseli az intézmény. A Sugár-út kórház melletti szakaszát 1959-ben róla nevezték el. Síremléke a vasegerszegi temetőben található.