W 1939 otrzymał nominację na stanowisko kierownika Katedry Kardiologii na Uniwersytecie Stefana Batorego w Wilnie, które miał objąć 1 września 1939.
W korpusie oficerów sanitarnych lekarzy został awansowany do stopni: kapitana ze starszeństwem z dniem 1 lipca 1923, majora od 1 stycznia 1930, podpułkownika od 1 stycznia 1935. Od listopada 1935 do 1939 roku pełnił służbę w Centrum Wyszkolenia Sanitarnego na stanowisku kierownika naukowego oddziału wewnętrznego Szpitala Szkolnego.
Po wybuchu II wojny światowej 1939 w okresie kampanii wrześniowej pełnił służbę w wojskowych szpitalach zapasowych wojskowych na wschodnich obszarach Polski. Po agresji ZSRR na Polskę z 17 września 1939 został aresztowany przez Sowietów. Był przetrzymywany w obozie w Kozielsku. Wiosną 1940 został przetransportowany do Katynia i rozstrzelany przez funkcjonariuszy Obwodowego Zarządu NKWD w Smoleńsku oraz pracowników NKWD przybyłych z Moskwy na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940. Został pochowany na terenie obecnego Polskiego Cmentarza Wojennego w Katyniu, gdzie w 1943 jego ciało zidentyfikowano podczas ekshumacji prowadzonych przez Niemców pod numerem 272. Przy zwłokach Michała Rosnowskiego zostały odnalezione: pismo z adresem „Szpital „Omega”, Warszawa, Al.