Fils de l'ancien pilote de F1 - Manfred Winkelhock (disparu lors d'une épreuve d'endurance au Canada en 1985) Markus est né à Stuttgart en 1980. Il est venu au sport-automobile par le biais de la Formule König, puis continué sa formation via la Formule Renault et la F3.
Après une saison au volant d'une voiture de tourisme dans le championnat allemand (DTM) en 2004, Markus Winkelhock est revenu à la monoplace en 2005 par le biais des World Séries by Renault. Le jeune allemand y a pris la troisième place du championnat derrière Kubica et Valles !
Recruté en 2006 par l’équipe Midland F1 - il a participé à quelques séances d’essais libres, le vendredi des Grand Prix. Markus a conservé un poste d’essayeur avec Spyker en 2007.