Пасля Кастрычніцкай рэвалюцыі 1917 года Сар'ян прыязджае з сям'ёй у Расію. У 1918—1919 гадах М. Сар'ян жыве з сям'ёй у Новай Нахічэвані. Мастак робіцца ініцыятарам стварэння і першым дырэктарам Армянскага краязнаўчага музея ў Растове-на-Доне. Супрацоўнічае з тэатрам «Тэатральная майстэрня».
У 1921 годзе па запрашэнні старшыні Савета народных камісараў Арменіі А. Мяснікяна пераязджае на жыхарства ў Арменію. З гэтых пор ён прысвячае жыццё выяве яе прыроды. У ліку яго прац у гэтыя гады — стварэнне герба Савецкай Арменіі і афармленне заслоны першага армянскага дзяржаўнага тэатра.
У 1926—1928 гадах мастак жыве і працуе ў Парыжы. Большая частка яго прац, выстаўленых у 1928 годзе ў парыжскай галерэі Жэрар, згарэла падчас пажару на караблі пры вяртанні на радзіму.
У 1930-х галоўнай тэмай Сар'яна застаецца прырода Арменіі. Мастак таксама піша шматлікія партрэты («Р. Н. Сіманаў»; «А. Ісаакян»; «Аўтапартрэт з палітрай») і яркія нацюрморты («Восеньскі нацюрморт»). Сар'ян працаваў таксама як кніжны графік («Армянскія народныя казкі», 1930, 1933, 1937) і як тэатральны мастак (дэкарацыі і касцюмы да оперы «Алмаст» А. Спендыярава ў Тэатры оперы і балета ім. Спендыярава, 1938—1939, Ерэван; «Адважны Назар» А. Сцепаняна, «Давыд бек» Тыграняна, «Філумена Мартурана» Э. Дэ Філіпа і інш.).
Марцірос Сар'ян згуляў важную ролю ў захаванні царквы Сурб Хач у родным яму Растове-на-Доне, калі ў савецкія гады ўстала пытанне пра яе знос.
