24 sierpnia 1939 zmobilizowany został do 17 pułku ułanów wielkopolskich w Lesznie. 26 sierpnia stawił się w Ośrodku Zapasowym Wielkopolskiej Brygady Kawalerii w Kraśniku i objął dowództwo plutonu w szwadronie karabinów maszynowych. Po wybuchu II wojny światowej i agresji ZSRR na Polskę, w nocy z 30 września na 1 października dostał się nad Sanem do niewoli sowieckiej. Od kwietnia 1940 przebywał w obozie jenieckim w Kozielsku. Między 15 a 17 kwietnia 1940 został przekazany do dyspozycji naczelnika Zarządu NKWD Obwodu Smoleńskiego – lista wywózkowa 032/1 z 14 kwietnia 1940, pozycja 91. Między 16 a 19 kwietnia 1940 został zamordowany w Katyniu przez funkcjonariuszy Obwodowego Zarządu NKWD w Smoleńsku oraz pracowników NKWD przybyłych z Moskwy na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940. Ofiary tej zbrodni grzebano w bezimiennych mogiłach zbiorowych, gdzie od 28 lipca 2000 mieści się oficjalnie Polski Cmentarz Wojenny w Katyniu. W miejscu tym prowadzone były ekshumacje i prace archeologiczne. W 1943 jego ciało zostało zidentyfikowane w toku ekshumacji nadzorowanych przez Niemców pod numerem 1142 – dosłownie opisany jako Żołtowski Marcelli (raport dzienny z 6 maja 1943). Przy jego szczątkach znaleziono legitymację „Virtuti Militari”, część książki wojskowej oraz wizytówkę.