Марк Ноулз начал играть в теннис в четыре года; его первыми тренерами стали родители, но уже в десятилетнем возрасте он был приглашён в теннисную академию Ника Боллетьери во Флориде. Уже в 1989 году он начинает выступления за сборную Багамских островов в Кубке Дэвиса, в котором за последующие 20 лет провёл уже более 70 матчей (41 победа, в том числе 18 в парном разряде; 32 поражения, из них только 7 в парах). Во время учёбы в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в 1991 году Ноулз был включён в символическую студенческую сборную США в одиночном и парном разряде. В том же году он переходит в профессионалы. Первая победа в турнире класса ATP Challenger приходит в следующем году: в паре с американцем О'Брайеном он выигрывает турнир в Монтеррее. В этом же году он участвует в своей первой Олимпиаде, но багамская пара в первом же круге терпит поражение от австралийцев.
В свой первый финал турнира АТР-тура Ноулз попадает в 1993 году (Canada Masters, в паре с Джимом Курье); этот финал становится для него и первым победным. Со следующего года начинается плодотворное сотрудничество с канадцем Даниелем Нестором: свой первый совместный турнир они выигрывают в Боготе.
В 1995 году в Лексингтоне и Глендейле Ноулз выигрывает свои первые два «челленджера» в одиночном разряде. В 1996 году он выходит в свой первый и последний финал турнира АТР в одиночном разряде: находясь на 140 позиции в рейтинге АТР, он в финале турнира в Шанхае встречается с Андреем Ольховским и проигрывает 6-75, 2-6. Вскоре после этого успеха он входит в первую сотню рейтинга, но надолго в ней не задерживается, сосредоточившись на игре в парах: в том же году он выигрывает пять турниров АТР, из них четыре с Нестором. На Олимпиаде в Атланте Ноулз участвует и в одиночном, и в парном разряде, но только в парах ему удаётся пробиться во второй круг.
1998 год становится для Ноулза годом прорыва: они с Нестором играют в финалах Открытого чемпионата Франции, Открытого чемпионата США и чемпионата мира по версии АТР, хотя не выигрывают ни один из этих турниров. Следующие два года, когда Ноулз меняет партнёров, отмечены чередой неудач: всего четыре финала и две победы за два года, но уже в 2001 году Ноулз первенствует на трёх турнирах. На Олимпиаде в Сиднее 2000 года Ноулз со своим партнёром доходит до четвертьфинала, побеждая по пути вторую посеянную пару. В 2001 году его признают самым полезным игроком профессиональной теннисной лиги World TeamTennis (ещё дважды он завоевал этот титул в 2005 и 2007 годах, все три раза в составе клуба «Sacramento Capitals»).
В 2002 году Ноулз играет в 14 финалах (13 из них с Нестором); пара в том числе выигрывает свой первый турнир Большого шлема в Австралии, а также играет в финалах «Ролан Гаррос» и Уимблдона. В этом году Ноулз впервые занимает первую строчку в рейтинге парных игроков. В этом же году он добивается первого крупного успеха в миксте, пробившись в финал Открытого чемпионата Франции с Еленой Бовиной.
Следующий турнир Большого шлема, Открытый чемпионат США, Нестор и Ноулз выигрывают в 2004 году. В этом году на Олимпиаде в Афинах багамская пара проигрывает в первом же круге будущим чемпионам Гонзалесу—Массу.
В 2006 году Нестор и Ноулз вторично проходят в финал Кубка Мастерс, но уступают Йонасу Бьоркману и Максиму Мирному. В следующем году Нестор и Ноулз решают завершить своё двенадцатилетнее сотрудничество, но уже после объявления об этом выигрывают сначала Открытый чемпионат Франции, а затем и Кубок Мастерс.
С 2008 года начинается сотрудничество Ноулза с индийцем Махешем Бхупати, в конце прошлого года оправившимся после травмы. За 2008 год пара выходит в финал семи турниров и выигрывает три из них, а в начале 2009 года попадает в финал Открытого чемпионата Австралии, где проигрывает Бобу и Майку Брайанам. В июне Ноулзу наконец покоряется и Уимблдонский турнир, но на сей раз в смешанном парном разряде (с Анной-Леной Грёнефельд), а на Открытом чемпионате США они с Бхупати снова доходят до финала, где уступают Лукашу Длоуги и Леандеру Паесу.
За 2010 год Ноулз трижды играл в финалах турниров АТР в парном разряде, из которых в одном, в Вашингтоне, где с ним выступал хозяин корта Марди Фиш, ему удалось выиграть. Осенью в Париже с Энди Рамом из Израиля Ноулз обыграл в полуфинале первую пару мира — братьев Брайанов, но, опустившись к этому моменту до 30-го места в рейтинге, в итоговом турнире года участия уже не принял. В июле 2011 года он в возрасте 39 лет и 10 месяцев выиграл в Лос-Анджелесе в паре с Ксавье Малиссом из Бельгии свой пятьдесят четвёртый титул в мужском парном разряде. Это произошло почти через двадцать лет после того, как он побеждал на кортах Лос-Анджелесского филиала Калифорнийского университета в качестве студента.