W latach 1945–1953 pracował ponownie w Zakładzie Anatomii Porównawczej UJ, początkowo jako starszy asystent, a następnie – adiunkt. Prowadził wykłady i ćwiczenia dla studentów Wydziału Rolniczego UJ (zob. historia Uniwersytetu Rolniczego im. Kołłątaja). Stopień doktora otrzymał w roku 1947. Od roku 1953 był samodzielnym pracownikiem naukowym Wydziału Zootechnicznego (Katedra Anatomii Zwierząt) w Wyższej Szkole Rolniczej, utworzonej przez przekształcenie Wydziału Rolniczego UJ. Od roku 1954 był zastępcą profesora, a od czerwca 1955 roku zajmował stanowisko profesora nadzwyczajnego.
Tematyka badań naukowych thumb|Samica głuszca thumb|Jaja głuszca zwyczajnego Specjalizował się w zakresie ornitologii. Prowadził badania naukowe m.in. w zakresie anatomii porównawczej, faunistyki, hodowli zwierząt. Stopień doktora otrzymał na podstawie pracy nt. Naczynia krwionośne jajowodu w stanie spoczynku i w stanie czynnym u wróbla domowego. W tym samym okresie badał możliwości krzyżowania kuraków, m.in. uzyskał krzyżówki: srebrnej bażancicy z kogutem rasy zielononóżki, bażancicy złotej z kogutem Leghorna. Mieszańce przeżywały 3–6 lat, jednak były bezpłodne. Od roku 1951 Jan Marchlewski prowadził próby udomowienia kuraków leśnych – głuszca, jarząbka i cietrzewia.