Ο Μαρτσένκο έγινε ευρύτερα γνωστός με την αυτοβιογραφία του «Η μαρτυρία μου», έργο του 1966 στο οποίο εξιστορούσε τις εμπειρίες του στα σοβιετικά στρατόπεδα εργασίας και στη φυλακή. Το βιβλίο αυτό, το οποίο αντιγράφηκε με το χέρι, κρυφά, από αντιφρονούντες και στη συνέχεια εκδόθηκε στη Δύση, ήταν το πρώτο στο οποίο γινόταν λόγος για τα στρατόπεδα και τις φυλακές της μετασταλινικής περιόδου, κάνοντας τους πάντες να συνειδητοποιήσουν ότι τα γκούλαγκ δεν είχαν τελειώσει με τον Στάλιν. Η έκδοσή του οδήγησε τον Μαρτσένκο και πάλι στη φυλακή για αντισοβιετική προπαγάνδα, αλλά, πριν φυλακιστεί ξανά το 1968, εκδήλωσε ανοιχτά τη διαφωνία του, καταγγέλλοντας δημόσια τις συνθήκες φυλάκισης των πολιτικών κρατουμένων. Σε ανοιχτή επιστολή που έστειλε στα μέσα ενημέρωσης τον Ιούλιο του 1968, προειδοποιούσε ότι η Σοβιετική Ένωση δεν θα επέτρεπε στην Άνοιξη της Πράγας να συνεχιστεί, μια πρόβλεψη που επαληθεύτηκε τον Αύγουστο, όταν τανκς του Συμφώνου της Βαρσοβίας εισέβαλαν στην Τσεχοσλοβακία και ο Μαρτσένκο καταδικάστηκε για μια ακόμα φορά σε φυλάκιση και μετά σε εξορία.