Den tidlige delen av Marrs karriere var dedikert til armenske og kartvelske studier. Den viktigste delen av Marrs vitenskapelige arv er hans utgaver av georgiske, armenske og arabiske manuskripter. Disse manuskriptene skal han ha oppdaget under sine ekspedisjoner til klosteret Aphon i 1898 og deretter til Sinai og Jerusalem i 1902. I tillegg gjennomførte Marr flere banebrytende utgravninger av den middelalderske armenske hovedstaden Ani (1892-1893 og igjen 1904-1917) og det armenske hellenistiske tempelet i Garni (1909-1910). Selv om de iranske språkene aldri spilte en avgjørende rolle i Marrs arbeid, bidro han, direkte eller indirekte, med visse sider av iranske studier. Marrs tidligere arbeider har fremdeles en stor vitenskapelig verdi.