Drept urmare, la suirea pe tron a lui Iulian Apostatul, ultimul împărat păgân, Marcu este supus la multe chinuri. Despre suferințele sale au scris Sfântul Grigorie Teologul și Fericitul Teodorit. Astfel, aflăm că a fost biciuit, batjocorit, târât pe străzile cetății. I s-au tăiat urechile, a fost dezbrăcat, uns cu miere și legat de un copac pentru a fi ucis de veninul insectelor. Dar Marcu a răbdat, iar mulți, văzând aceasta, s-au creștinat. Torționarii săi au fost atât de demonizați, încât l-au omorât sfâșiindu-i măruntaiele cu dinții.