V roce 1919, během polsko-sovětské války, vyjednával s Polskem. Zatímco Rudá armáda provedla pod velením Tuchačevského protiútok, stál Marchlewski v čele Prozatímního polského revolučního výboru v Białystoku, který měl být po porážce Polska transformován na vládu Polské sovětské socialistické republiky.