W 1964 Centralne Biuro Telegramów Astronomicznych (CBAT) zostało przeniesione do Smithsonian Astrophysical Observatory, którego Marsden był dyrektorem od 1968 (jako następca Owena Gingericha) do 2000 (zastąpiony potem przez Daniela Greena). W 1978, gdy na emeryturę przeszedł Paul Herget, Minor Planet Center zostało przeniesione z Cincinnati Observatory do Smithsonian Astrophysical Observatory i jego kierownictwo powierzono Marsdenowi (kierował nim do 2006; zastąpił go potem Timothy Spahr). W CBAT Marsden pełnił różne role, ale zawsze współpracował z innymi w celu poprawy jego funkcjonowania.
W 1998 zyskał rozgłos wśród opinii publicznej, kiedy ogłosił, że asteroida może trafić w Ziemię.
Zmarł 18 listopada 2010, po długiej chorobie.
Główne osiągnięcia naukowe Marsden zajmował się odnajdywaniem zagubionych komet i zagubionych planetoid, dla których dane obserwacyjne nie były wystarczające do dokładnego obliczenia orbity. Charles Alcock, dyrektor Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, określił Marsdena jako „jednego z najbardziej wpływowych badaczy komet XX wieku, a już na pewno jednego z najbardziej barwnych”.