En junio de 1939, Pontecorvo solicitó un visado para visitar Suecia, pero fue rechazada. El 23 de agosto llegó la noticia del Pacto de Molotov–Ribbentrop. Se alista en el Partido Comunista francés al día siguiente como una reafirmación de su fe personal en la Unión Soviética. Marianne le reencuentra en París el 6 de septiembre de 1939, tres días después de la declaración de guerra británica y francesa a Alemania, en respuesta a la invasión alemana de Polonia, suceso que marcó el inicio de la Segunda Guerra Mundial en Europa. Se casaron el 9 de enero de 1940.