Po zdobyciu doktoratu (1924) podjął pracę w Zakładzie Doświadczalnym Państwowego Instytutu Naukowego Gospodarstwa Wiejskiego w Puławach. W latach 1926–1928 pracował jako asystent Instytutu Botanicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego, a następnie w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, gdzie w 1935 r. mianowano go profesorem. Zajmował się głównie fitogeografią, fitosocjologią, hodowlą lasu i ochroną przyrody. Brał udział w pionierskiej pracy nad zespołami roślinnymi Tatr pod kierunkiem prof. Władysława Szafera. Walczył o stworzenie Tatrzańskiego Parku Narodowego. Był członkiem Państwowej Rady Ochrony Przyrody.
Od 1924 roku był współpracownikiem Komisji Fizjograficznej Polskiej Akademii Umiejętności.
Był jednym z wybitniejszych polskich taterników okresu międzywojennego. Dokonał wielu pierwszych wejść, specjalizował się głównie we wspinaczce zimowej. Traktował taternictwo jako połączenie sportu, nauki i sztuki. Z bratem Adamem rozpoczął wędrówki po Tatrach jeszcze przed I wojną światową, po wojnie zaczęli zajmować się też taternictwem. Także pozostali bracia Sokołowscy brali udział we wspinaczkach, jednak to Marian i Adam osiągnęli największe sukcesy.