Alla fine della seconda guerra mondiale la ricerca scientifica in Italia stava rapidamente riprendendosi. Marotta fu capace di gestire l'Istituto Superiore di Sanità risollevandone il prestigio e modernizzandone le attrezzature. Nel 1946 venne costruito il primo e unico microscopio elettronico italiano, che sostituiva quello della ditta Siemens sequestrato dai tedeschi dopo l'8 settembre 1943. Nel 1947, venne lanciato il Piano Missiroli grazie al quale venne sconfitta definitivamente la malaria. Marotta riuscì anche a portare in Italia figure importanti quali il Premio Nobel Ernst Boris Chain e Daniel Bovet, che avrebbe vinto in seguito il Nobel anche grazie alle ricerche svolte in Italia. Inoltre creò il Centro Internazionale di Chimica microbiologia diretto da Ernst Boris Chain, cui faceva capo l'impianto pilota per la produzione sperimentale della penicillina e di altri prodotti di fermentazione, diventato operativo nel 1951. Parallelamente, venne costruita una fabbrica di penicillina, un'iniziativa senza eguali che offriva all'Italia una certa autonomia in questo settore farmacologico, dominato da Inghilterra e Stati Uniti.