È un protégé del defunto Jerry Goldsmith, uno dei compositori più acclamati dell'industria. Beltrami ha ricevuto una candidatura agli Academy Award. Per lui la grande occasione è arrivata quando gli è stata affidata la colonna Sonora del film Scream di Wes Craven. Nella creazione di questa colonna sonora Beltrami ha evitato qualsiasi cliché legato alla musica convenzionale dei film horror; al contrario, ha paragonato il film ad un Western e ispirandosi al suo idolo Ennio Morricone ha scritto una delle colonne sonore più originali, inaspettate e fantasiose degli ultimi tempi. La musica di questo film ha imposto il giovane compositore all'attenzione generale. Craven ha affermato, "Senza il genio di Marco, Scream sarebbe stato poco più di un sussurro". Beltrami ha composto le colonne Sonore di blockbuster come Die Hard-Vivere o Morire, Io, Robot e Terminator 3-Le Macchine Ribelli prima di tornare al Western; Tommy Lee Jones, infatti, lo ha assoldato per comporre la colonna sonora de Le Tre Sepolture. Poco dopo, il regista James Mangold gli ha chiesto di scrivere la musica di Quel Treno per Yuma. In seguito, Beltrami è tornato a lavorare assieme a Tommy Lee Jones in In the Electric Mist, diretto dal rinomato cineasta Bertrand Tavernier.