Для рассмотрения дела Афанасия I Великого и Маркелла епископ Юлий созвал в конце 340 г. или в начале 341 г. Римский Собор, в котором приняли участие около 50 италийских епископов. Евсевиане от участия в Соборе отказались и организовали Антиохийский Собор (341 г.). Римский Собор оправдал Афанасия I Великого и Маркелла, Антиохийский Собор подтвердил их осуждение. Для того чтобы оправдаться перед епископом Юлием от возводимых на него обвинений в ереси, Маркелл составил богословское послание, в которое, как считают некоторые исследователи, включил традиционную римскую вероучительную формулу, реконструируемую на основе сочинения Руфина Аквилейского «Толкование на апостольский Символ» (другие исследователи рассматривают данное исповедание как творение Маркелла). В 343 г. императоры Констанций II (337–361 гг.) и Констант I (337–350 гг.) созвали для разрешения вызванного делом Афанасия I Великого и Маркелла церковного разделения большой Сардикийский Собор, на который были призваны как восточные, так и западные епископы. Поскольку западная делегация включила в свой состав осуждённых на Востоке Афанасия I Великого и Маркелла, восточная делегация отказалась от участия в совместных заседаниях и провела сепаратный Собор. В результате западные епископы подтвердили справедливость решений по делу Афанасия I Великого и Маркелла, принятых Римским епископом Юлием, и осудили «арианскую и евсевианскую ересь». Восточные епископы вновь осудили Афанасия I Великого и Маркелла, а также западных епископов, вступивших с ними в общение. В 344 или 345 г. Маркелл, как полагают исследователи, вновь занял анкирскую кафедру (его возвращение и изгнание епископа Василия Анкирского вызвало волнения среди жителей Анкиры). В то же самое время Антиохийский Собор составил так называемую пятую антиохийскую формулу, в которой вновь осудил учение Маркелла и его ученика Фотина, епископа Сирмийского. После гибели императора Константа I (350 г.) император Констанций II в очередной раз отправил Маркелла в изгнание. О церковной деятельности Маркелла во второй половине IV в. исследователям достоверно ничего не известно, однако на Востоке в этот период существовала группа его сторонников (маркеллиан), включавшая ряд анкирских клириков. Исследователи определённо могут говорить о принадлежности Маркеллу только двух сочинений: сохранившегося лишь во фрагментах трактата «Против Астерия», цитируемого в полемических трудах Евсевия Кесарийского «Против Маркелла» и «Церковное богословие», а также послания Маркелла Римскому епископу Юлию, которое включил в свой трактат «Панарион» Епифаний Кипрский. В научной литературе утвердилось мнение о принадлежности Маркеллу трактата «О святой Церкви» («De sancta Ecclesia»), автором которого первоначально считался Никомидийский епископ Анфим. Некоторые исследователи приписывают Маркеллу авторство целого ряда богословских сочинений, ранее рассматривавшихся как труды Афанасия I Великого: «Изложение веры», «Послание Либерию», «Слово пространное о вере», «О явлении во плоти Бога Слова и против ариан» (впрочем, данная атрибуция вызывает сомнения у других учёных). Так, М. Симонетти оспаривает принадлежность Маркеллу «Слова пространного о вере» и трактата «О явлении во плоти Бога Слова...».