19 сентября австрийцы, введя в бой крупные силы, начали сильно теснить французский арьергард у Гехстенбаха, намереваясь прорваться к переправам. В решающий момент боя, чтобы сдержать мощный натиск противника и прикрыть отход своей пехоты на новую позицию, Марсо лично повел в контратаку свою немногочисленную кавалерию. Стремительным ударом конницы противник был отброшен в исходное положение, но сам Марсо в ходе ожесточенного боя был тяжело ранен пулей в грудь и в бессознательном состоянии попал в плен. Ранение оказалось смертельным. Через 4 дня генерал Марсо, несмотря на все усилия австрийских врачей, умер в Альтенкирхене.
Главнокомандующий австрийской армией эрцгерцог Карл, высоко ценивший храбрость, в том числе и противника, приказал похоронить его со всеми воинскими почестями, положенными австрийскому фельдмаршал-лейтенанту (генерал-лейтенанту).
Марсо погиб в возрасте 27 лет. Впоследствии французы на месте его гибели установили памятник. Затем останки Марсо были перенесены на остров Вейсентурм (р. Рейн) и перезахоронены рядом с могилой генерала Гоша. Другой памятник Марсо был воздвигнут на его родине в городе Шартр.
Марсо был убежденным республиканцем, твердым сторонником преобразования общества на демократических началах, искренним приверженцем идеалов революции. С первых же дней Великой французской революции он посвятил себя делу вооруженной защиты ее завоеваний. По определению одного из французских историков, Марсо вошел в историю как «один из благороднейших типов революционного воина». По своим политическим убеждениям он скорее всего принадлежал к умеренным республиканцам и не разделял крайне радикальных взглядов в революционном движении. Отличился храбростью и мужеством уже в первых боях с интервентами и довольно быстро снискал славу одного из лучших генералов революционной армии. В ее рядах он сделал блестящую военную карьеру, доблестно сражаясь в годы Революционных и последующих за ними войн с многочисленными врагами Республики на многих фронтах (на Северо-Востоке Франции, в Бельгии, в Вандее и Бретани, на Рейне и в Германии). Проявил себя как талантливый военачальник, обладавший незаурядными военными дарованиями. По свидетельству современников, лишь очень немногие из генералов революционной армии Франции обещали так много, как Марсо. Его имя и боевая слава облетели все фронты Французской республики, получили широкую известность в стране.
В личном плане Марсо был далеко незаурядным человеком. Природа щедро одарила его большими способностями, которыми он умело распорядился. Не имея, по всей вероятности, хорошего образования, Марсо благодаря своему исключительному упорству и завидной целеустремленности сумел путем самообразования наверстать многое из упущенного в юности и существенно восполнить пробелы в своем образовании по многим отраслям знаний, но прежде всего в военном деле. Революционные вихри, всколыхнувшие в конце XVIII века Францию, самым непосредственным образом отразились на судьбе бывшего сержанта королевской армии и сыграли решающую роль в его становлении как одного из виднейших военачальников французской революционной армии.
Марсо отличался глубокими знаниями военного дела, выдающейся личной храбростью и беззаветной преданностью делу революции — качествами, которые в годы Революционных войн ценились очень высоко. Именно эти качества позволили ему сделать быструю военную карьеру в рядах революционной армии. В течение всего 4 лет бывший сержант королевской армии становится генералом республиканской армии, а еще через полгода с небольшим — дивизионным генералом (высшее воинское звание в армии республиканской Франции) и одним из наиболее прославленных военачальников Республики.
Марсо пользовался большой популярностью в войсках за постоянную заботу о своих подчиненных, открытый и вызывающий доверие характер, доступность и простоту в общении, честность и справедливость. Солдаты и офицеры любили его, а генералы уважали за отвагу и неустрашимость в бою, презрение к опасности и боевую удаль. Это был человек с кристально чистой душой, в буквальном смысле «рыцарь без страха и упрека», воин, полный бескорыстия, чуждый интригам, самоотверженный, великодушный к врагам, не думавший ни о чем, кроме блага своего Отечества. Храбрый и прекрасный, как Ахилл, Марсо подобно этому легендарному древнегреческому герою и пал на поле брани молодым, в расцвете лет.
Марсо проявил себя как искусный мастер маневренной войны. Наряду с Журданом, Гошем, Клебером и рядом других военачальников он являлся основоположником новой для того времени тактики, основанной на боевом применении колонн линейной пехоты в сочетании с рассыпным строем стрелков. Этот рожденный революцией и революционным творчеством народных масс новый способ ведения боевых действий показал свою высокую эффективность в борьбе с противником, придерживавшимся устаревших тактических форм (линейная тактика).