回中国后，马员生一直在黑龙江省富拉尔基中国第一重型机械厂工作，起初任工艺处处长，1960年代初调任技术处处长，并被选举为该厂党委委员。文化大革命爆发后，马员生被打成走资派、反动技术权威、“老托洛茨基分子”，很快就被送进“牛棚”隔离审查。1971年九一三事件后，马员生也被从“牛棚”放出，回家继续交代罪行。文化大革命期间，马员生用两三年时间写下回忆录《旅苏纪事》。1977年，马员生在富拉尔基因交通事故身亡。