Continúa sus estudios en Salamanca, destinando siempre el periodo vacacional a la práctica de sus conocimientos formativos. A mediados de carrera, cambia su expediente a la Facultad de Medicina de Madrid. Allí consigue ser Alumno Interno de Patología Médica del profesor Jiménez Díaz y Alumno Auxiliar Microscopista en la Dirección General de Sanidad, con un sueldo de 11,50 pesetas diarias.
Su expediente académico es brillante. El joven posee un talento natural que va de la mano de una voluntad férrea. Revalida su Licenciatura en Medicina y Cirugía con la calificación de Sobresaliente, y el mismo calificativo tiene su título de Doctor en Medicina. Su tesis doctoral, que versa sobre la obra del médico placentino Luis de Toro, mereció el “cum laude”.
En 1933 ingresa en el Cuerpo de Médicos Titulares e Inspectores Municipales de Sanidad, allí desarrolla su labor hasta que el 30 de abril de 1935 obtiene por oposición el cargo de Médico Central de la lucha antipalúdica, que durante muchas décadas había causado estragos entre la población cercana a zonas húmedas. Al tiempo, hace de Tocólogo Municipal en el pueblo que le vio nacer veinticinco años atrás, Cabezuela del Valle.
Al tiempo que el joven Doctor Marceliano crece como profesional y madura como persona, España sufre su propia y dolorosa evolución. Durante los años de estudio de Marceliano Sayáns, la historia de España discurre por derroteros intrincados. Levantamientos militares y populares, la guerra de Marruecos, la dictadura de Primo de Rivera, el exilio de Alfonso XIII, la proclamación de la Segunda República el 14 de abril de 1931, la Edad de Plata de la cultura española que alumbraría genios como Gregorio Marañón, Lorca, Rafael Alberti, Santiago Ramón y Cajal, Ramón Menéndez Pidal, Miguel de Unamuno. Y también el auge del fascismo, los problemas con los nacionalistas, revueltas obreras, la reforma agraria, el desconcierto. Eran las consecuencias del despertar a la nueva realidad, del intento por abandonar los reductos anquilosados del rancio feudalismo, de la época oscura de España, del atraso.
Pero este período convulso no puede resolverse pacíficamente y desemboca en un levantamiento militar masivo y éste en el período conocido como Guerra Civil Española. Período catastrófico en la historia de nuestro país que abarcó desde 1936 a 1939.
Estos avatares afectaron de lleno al Dr. Sayáns. Desde septiembre de 1936 fue destinado al Primer Batallón de Ametralladoras, nº7 de Plasencia, como encargado de los servicios médicos. El invierno de 1937 fue nombrado Alférez Médico. Su hoja de servicios era brillante, fue citado como oficial distinguido por su buen hacer profesional en las operaciones del 14 de mayo de 1937 en la 5ª Brigada de Navarra, en las faldas del Sollube.
Terminado el conflicto, recibe el encargo de reorganizar las instalaciones antipalúdicas, destruidas durante la guerra, en el pantano del Cíjara.