2005年初，马平回到北京，中影集团当即花200多万元购置了影片调色设备，并任命他为首席调色师，昔日一起做特效的几名同事成为他的团队成员。
同年，八一电影制片厂拍摄国内第一部数字电影《太行山上》。马平为这部影片调色时，八一厂和中影集团的领导都屏声敛息地站在他身后观看。为了让大家对电影调色技术有形象的了解，马平演示了调色的全过程。一番技术处理后，两幅内容相同的画面，出现在他工作室的两个电影屏幕上，乍一看影片的原始画面并没有什么问题，可一旦与调色处理后的那幅相对比，两者反差极大，后者色彩饱满、画面极富质感，让电影变得更加完美。领导和同事们看后纷纷鼓掌，称赞马平为影片“化妆”的技术简直是鬼斧神工。
马平带领着他的攻关小组解决了一系列技术难题后，中国第一部由本土调色师操刀的电影《太行山上》横空出世。该片上映后，观众无不为它高质量的画面和色彩所折服。
胶片时代，拍电影要看天气，还要选择光线较好的时候拍摄。进入数字摄影机时代，不再看天拍电影，对光线的要求也没有以前那么严格，因为光线问题可以交给电影调色师处理。马平为电影《云水谣》调色时，甚至可以将连续拍摄了10多天的镜头，调成同一天的环境色彩。“一个场面拍了半个月，不可能保证这些天的天气都一样，所以在原始画面里，同一地点和时间发生的故事，呈现出了不同的天气，我要把不同环境下拍摄的镜头天气统一起来，让观众看到这个场景是在同一天发生的，这是调色师最基本的工作。”
为多部国产大片成功调色后，马平渐渐在业界奠定了不可动摇的“首席”地位。但在2007年8月，他却接到了一块“烫手山芋”——陆川导演的《南京！南京！》。这部片子调色难度之大，过程之坎坷，马平永生难忘。
《南京！南京！》放映后，观众看到的是高度清晰的黑白片，连一些业内电影人都没有发现，其实该片是用彩色胶片拍摄和制作拷贝的，经过费尽周折的后期调色处理，才在银幕上显示成黑白影像。既然陆川想通过黑白片来增加历史厚重感，为什么不直接拍成黑白电影呢？一是因为成本，黑白拷贝比彩色拷贝贵了近三倍；其次是影片多处要用数字特效加工处理，采用黑白片拍摄无法完成绿幕抠像技术。
刚接到这部投资8000万元打造的抗战史诗片，马平很激动，并且认为难度不大，只要把彩色调成黑白，色彩饱和度不就降到零了嘛。后来他才发现，实际情况完全不是这么简单。色彩饱和度降低之后，呈现的黑白出现偏色，这种似是而非的色彩感极大地干扰了观影感受，而且使得整个影像显得很“脏”，完全没有了黑白影像应有的那种纯净质感。出现这种现象，主要原因还是由于胶片材料的问题。
技术难关一时无法攻克，导演和投资方又催得很紧，马平只得求助国内外的专家，其中包括生产胶片的柯达的工程师、生产电影摄影机的阿莱的工程师，两者都是世界上最权威的电影胶片相关机构。但他们的答案都很直接：“彩色胶片拍的片子，不可能百分百还原成黑白。”
没有任何经验可以借鉴，马平只得参阅大量资料，反复进行调色试验。埋头苦干了半年之后，他终于将《南京！南京！》的色彩残留缩减至1%，但最后这一个点的着色，却怎么也去不掉。那段时间，马平的工作室里充满了绝望的气氛，他每天都顶着来自各方的压力，闷在黑乎乎的屋子里对着机器和银幕忙碌，可始终无法突破这最后1%的技术瓶颈，整个人很快瘦了一圈，原本浓密的头发也渐渐有些稀疏了。妻子看了心疼不已，劝他：“实在不行，就那样交给导演吧。”马平眉毛一扬，斩钉截铁地说：“投资这么大的一部片子，怎能因为我工作上的欠缺而功亏一篑？”
此后一年多的时间里，马平又做了200多次调色试验。一天深夜，在工作室里加班的他突然兴奋得大喊起来，原来，他终于找到了合适的方法，解决了印片工艺固有的缺陷，能将彩色片调成干干净净的黑白片了。这同时意味着，他在世界上首次实现了用彩色拷贝片呈现纯黑白影像的工艺。
调色的费用一般占整部电影投资的2%，花费并不算大，却能改变一部影片的美感乃至票房。2009年4月22日，《南京！南京！》在全国首映后票房一路飘红，最终斩获3.6亿元，并让导演陆川在第57届圣塞巴斯蒂安国际电影节上获得最高奖项金贝壳奖。作为幕后英雄，马平不但获得了更多专家的肯定，也获得了150万元的报酬。