Деникин рассказывает: «В Брянске вспыхнул военный бунт среди многочисленного гарнизона, сопровождавшийся погромами и арестами офицеров. Настроение в городе было крайне возбужденное. Марков неоднократно выступал в многочисленном совете военных депутатов и после бурных, страстных и иногда крайне острых прений ему удалось достигнуть постановления о восстановлении дисциплины и освобождении 20 арестованных. Однако после полуночи несколько вооруженных рот двинулись на вокзал для расправы… Толпа бесновалась. Положение грозило гибелью. Но находчивость Маркова спасла всех. Он, стараясь перекричать гул толпы, обратился к ней с горячим словом. Сорвалась такая фраза:
– …Если бы тут был кто-нибудь из моих железных стрелков, он сказал бы вам, кто такой генерал Марков!
– Я служил в 13-м полку, – отозвался какой-то солдат из толпы.
– Ты?!
Марков с силой оттолкнул несколько окружавших его людей, быстро подошел к солдату и схватил его за ворот шинели.
– Ты? Ну так коли! Неприятельская пуля пощадила в боях, так пусть покончит со мной рука моего стрелка…
Толпа заволновалась еще больше, но уже от восторга. И Марков с арестованными при бурных криках “ура” и аплодисментах толпы уехал в Минск».
Генералу Маркову, лояльно служившему Временному Правительству, пришлось поработать и в офицерско-солдатском комитете Штаба армии и местного гарнизона, куда он был избран единогласно. Но это участие закончилось для него горьким уроком: в начале апреля 1917 года покончил с собой генерал Бенескул, который принял командование из рук местного демагога прапорщика Ремнева, с толпой солдат арестовавшего и сместившего командира корпуса генерала Мехмандарова. Марков, приехавший в корпус по приказанию командующего армией, очень горячо обрушился на генерала Бенескула. Узнав потом о самоубийстве последнего, Сергей Леонидович сильно переживал, заявил перед комитетами, что он убийца, «просил судить его». Комитеты постановили, что Марков поступил как честный солдат и генерал, но от дальнейшего участия в комитетах Марков отказался категорически. Впоследствии и служба в Ставке была не по нутру Маркову с его бодрым, энергичным характером. «Не по мне эта штабная служба. Святое дело строй, но где же он? – говорил Сергей Леонидович в это время. – …Кажется, снял бы свои генеральские погоны и бросил в лицо этим негодяям, погубившим русскую армию… Но надо подождать».
Ждать генералу пришлось до ноября 1917 года. Еще суждено было ему занять должность начальника Штаба Главнокомандующего армиями Западного фронта генерала Деникина (с мая 1917 года) и вместе с ним пережить драму июньского наступления, окончившегося полной неудачей из-за разложения войск. В июле Марков был произведен в генерал-лейтенанты и в августе, с переходом Деникина на Юго-Западный фронт, назначен начальником Штаба Юго-Западного фронта. Марков полностью поддержал выступление Верховного Главнокомандующего генерала Л. Г. Корнилова, примкнув к Деникину, который отправил резкую телеграмму в адрес Временного Правительства, целиком став на сторону Корнилова. Одновременно послал телеграмму и Марков, выражая солидарность с высказанными Деникиным положениями. В ожидании исхода драмы, разыгравшейся в Ставке, «Марков каждый вечер собирал офицеров генерал-квартирмейстерской части для доклада оперативных вопросов на этот день. 27-го [августа] он знакомил их со всеми известными нам обстоятельствами столкновения и нашими телеграммами и не удержался, чтобы в горячей речи не очертить исторической важности переживаемых событий, необходимости поставить все точки над “i” и оказать полную нравственную поддержку генералу Корнилову…»
Генерал С. Л. Марков в Ставке Верховного Главнокомандующего. 1917
29 августа за «попытку вооруженного восстания против Временного Правительства» генералы Деникин, Марков и генерал-квартирмейстер Штаба фронта генерал М. И. Орлов были арестованы по приказанию комиссара Юго-Западного фронта и заключены в Бердичевскую тюрьму. Почти месяц Деникин и Марков находились в Бердичеве, испытав за это время немало унижений и ожидая скорой расправы «военно-революционного» суда, которая чуть не произошла при переводе их в город Старый Быхов Могилевской губернии, где находились под стражей остальные «Корниловцы». Путь генералов бывшей Русской Армии по Бердичеву до вокзала 26 сентября 1917 года был ужасен. Разнузданная озверевшая толпа превзошла самое себя в гнусностях и издевательствах, так что прибыли они в Быхов забросанные грязью, некоторые с кровоподтеками. «Марков! Голову выше! Шагай бодрее!» – кричали «товарищи». Но Марков не терял присутствия духа – он, не переставая, резко отвечал на брань и окрики солдат. От самосуда генералов спасла только охрана из роты юнкеров 2-й Житомирской школы прапорщиков.