Pomimo, że był to okręt wiekowy, dzięki Marinesce stał się najskuteczniejszym okrętem podwodnym na Bałtyku, m.in. przez dobre zgranie załogi. Za najlepsze wyniki w wyszkoleniu załogi M-96 w 1940 roku został awansowany na kapitana porucznika i nagrodzony złotym zegarkiemC.Prince (2013), s.93..
Po ataku Niemiec na ZSRR, od lipca 1941 pływał bojowo, dowodząc M-96. Uczestniczył na nim w trzech patrolach bojowych na Bałtyku. W czasie jednego z patroli został zaatakowany przez niemiecką łódź torpedową, uniknął jednak uszkodzeń lub zatopienia dowodzonego okrętu. 14 sierpnia 1942 roku okręt M-96 zatopił niemiecką ciężką barkę artyleryjską SAT-4 „Helene” o pojemności 1842 BRT (obiekt ataku i fakt zatopienia nie są z pewnością potwierdzone), za co Marinesko został odznaczony Orderem LeninaC. Prince (2013), s. 94..
Mimo pewnych problemów z dyscypliną (nadużywanie alkoholu na terenie bazy), pod koniec roku 1942 Marinesko został awansowany na kapitana III rangi i ponownie przyjęty na kandydata do WKP(b), z której został wyrzucony w październiku 1941 roku. W kwietniu 1943 roku Marinesko został dowódcą średniego okrętu podwodnego S-13 serii IXbis.