1986 Wechsel in das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin. Aufgaben hier zunächst in der Abteilung "Fertigungssysteme" mit den Schwerpunkten der Konzeption und Optimierung neuer Formen von (insbesondere flexiblen) Fertigungs- und Montagesystemen unter intensivem Einsatz der Simulation. Wegen der fehlenden Verfügbarkeit geeigneter kommerzieller Simulationsprogramme wurden hierzu Simulatoren neu entwickelt. Im Jahr 2002 wurde er zum Thema "Modellierung von Layout und Steuerungsregeln für die Materialfluss-Simulation" an der TU Berlin mit Auszeichnung promoviert.

Ab 1995 war Markus Rabe Leiter der Abteilung Unternehmenslogistik und -prozesse, dann auch Leiter der zentralen IT des Fraunhofer IPK sowie Mitglied des Institutsleitungskreises.

Seit Oktober 2010 ist Markus Rabe Professor für IT in Produktion und Logistik an der TU Dortmund. Kernthemen seiner Arbeit sind IT-Grundlagen und die Entwicklung von Informationstechnik für Anwendungen im Business Process Engineering, in der Werks- und Anlagenplanung sowie zur Steuerung von Liefernetzen.

Seit 1987 ist Markus Rabe Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Simulation im deutschsprachigen Raum (ASIM). Durch intensive Mitarbeit in den Arbeitsgruppen, z.B. bei der Erstellung des Fachbuches "Simulationsanwendungen in Produktion und Logistik" 1993, die Mitgliedschaft im Programmkomitee der Fachtagung "Simulation und Fabrikbetrieb" in Aachen 1993, Fachtagung "Simulation - Anwendernutzen und Zukunftsaspekte" in Dortmund 1996, Leitung des Programmkomitees der Fachtagung "Simulation in Produktion und Logistik" in Berlin 1998, 2000, 2004 und 2008, in Dortmund 2015 und Mitgliedschaft im Programmkomitee Duisburg 2002, Kassel 2006 und Karlsruhe 2010 sind seine Forschungs- und Beratungskompetenz gut bekannt. Weiter war er Local Chair der Winter Simulation Conference 2012 (Berlin) und Track Chair dieser Konferenz in 2012, 2013, 2014 und 2016.

Markus Rabe war darüber hinaus beispielsweise Mitglied in den Programmkomitees "Simulation und Visualisierung" (Magdeburg) und "International Conference on Concurrent Enterprising" (ICE).

Markus Rabe ist Herausgeber der Handbücher "Simulation in Produktion und Logistik" (zusammen mit Axel Kuhn) und "Handlungsanleitung Simulation in Produktion und Logistik" (zusammen mit Bernd Hellingrath) sowie des Sammelbandes "New technologies for the intelligent design and operation of manufacturing networks" im Rahmen eines EU-Forschungsclusters (zusammen mit Peter Mihók). Insgesamt berichten über 160 Publikationen von seiner Arbeit.

• Mitarbeit in europäischen Verbundprojekten, als Workpackageleiter und Projektmanager
• Beratungstätigkeit für zahlreiche Unternehmen in Deutschland und im Ausland
• Lehr- und Ausbildungstätigkeiten an TU Dortmund, TU Berlin, TFH Berlin, Universität Konstanz, NDU HSG (Hochschule St. Gallen), REFA, darunter auch Veranstaltungen in englischer Sprache.
• Mitgliedschaft im Verein deutscher Ingenieure (VDI) in den Fachgruppen Produktionstechnik (ADB) und Fördertechnik, Materialfluss, Logistik (FML)
• Leiter der VDI-Richtlinienausschüsse 3633.10 und 3633.13