В августе 1941 попал на фронт Великой Отечественной войны. В начале войны воевал на территории Украинской ССР (под Полтавой, под Харьковом), командуя артиллерийской батареей. В 1942 участвовал в многочисленных оборонительных и наступательных боях севернее Сталинграда, участвовал в окружении Сталинградской группировки гитлеровцев. В 1943 году участвовал в сражениях на Курской дуге, был назначен командиром 496-го истребительно-противотанкового артиллерийского полка (в звании майора). В 1944 году участвовал в операции «Багратион» по освобождению Белоруссии и Прибалтики. В 1945 году полк Макрычева участвовал в боях за город Мемель (Клайпеда) на территории Восточной Пруссии. Войну М. И. Макарычев закончил в апреле 1945 года в Курляндии.