Marstrander var en av de første språkforskerne som vendte oppmerksomheten mot det nyoppdagede hettittiske materialene som var blitt funnet i Boğazkale av Hugo Winckler i 1906. I en artikkel fra 1915 hadde den tsjekkiske språkforskeren Friedrich Hrozný identifisert dette språket som indoeuropeisk, men oppdagelsen var stort sett blitt ignorert eller avvist av andre språkforskere. Marstrander tok imidlertid fatt på materialet, og i 1919 offentliggjorde han avhandlingen «Caractère Indo-européen de la langue hittite» («Det hettittiske språkets indoeuropeiske karakter»), hvor han hadde tatt utgangspunkt i Hroznýs oppdagelser. Men Marstranders videre arbeid med hettittisk ble avbrutt for alltid av en ulykke. Han hadde levert alle de hettittiske materialene sine til en bokbinder for innbinding, og da bokbinderbutikken brant ned, gikk de tapt.