Wiosną 1939 roku, wspólnie z kolejnym dziedzicem Dzikowa, Arturem Tarnowskim, opracował plan zabezpieczenia zbiorów dzikowskich na wypadek wojny.
We wrześniu 1939 roku odmówił ewakuacji wraz z personelem ministerstwa i pozostał w Warszawie. Kierował obroną przeciwlotniczą budynku ministerstwa przy Alei Szucha 25, zaś po zajęciu stolicy przez Niemców opiekował się pracownią biblioteczną aż do obsadzenia budynku przez gestapo. Podczas okupacji uczestniczył w tajnym nauczaniu, oficjalnie pracując jako nauczyciel w szkole powszechnej w Wilanowie. Jego dzieci uczestniczyły w pracy konspiracyjnej, oboje walczyli w powstaniu warszawskim. Córka Halina, ps. „Natalia” w 1943 roku poślubiła umierającego Wacława Bojarskiego. Tuż przed wybuchem powstania, w lipcu 1944 roku, Michał Marczak wyjechał do Dzikowa, zająć się ukrytymi zbiorami Tarnowskich i tam zastało go wkroczenie wojsk radzieckich i Ludowego Wojska Polskiego.