Marty war während der Schlacht um Madrid Generalinspekteur der XI. Internationalen Brigade. Nach Marty wurde das André-Marty-Bataillon benannt, welches bei der Schlacht am Jarama gänzlich aufgerieben wurde. Er reiste im Januar 1937 mit Manfred Stern (General Kléber) nach Moskau, wo ihm Komintern-Generalsekretär Dimitroff eine Aufgabe in Lateinamerika übertragen wollte. Marty bestand jedoch darauf, nach Spanien zurückzukehren, wo er eine Kontrolle durch Palmiro Togliatti akzeptieren musste. Als Folge von Togliattis harschen Berichten wurde Marty das Kommando über die XI. Internationale Brigade entzogen. Im April 1938 wurde er auf Anordnung des Zentralkomitees der PCE als unerwünschte Person aus Spanien ausgewiesen. Der Grund war, dass er sich am 11. März 1938 an der Aragon-Front in einer äußerst kritischen Gefechtssituation unangekündigt von der Truppe entfernt hatte. Er kehrte hierauf nach Frankreich zurück.