Junto al cardenal Tarancón fue una figura de referencia en la Iglesia española durante la Transición.

Al mismo tiempo viajó por toda España para dirigir ejercicios espirituales y realizar ciclos de conferencias sobre asuntos de fe y espiritualidad.

Como obispo de Astorga participó en las sesiones del Concilio Vaticano II.

Su nombramiento definitivo no gustó a muchos sectores catalanistas católicos, los cuales, basándose en las resoluciones del entonces recién concluido concilio Vaticano II, organizaron la campaña «Volem bisbes catalans!» (‘Queremos obispos catalanes’).

Ante esta situación, consciente del problema, prometió aprender catalán, y se dedicó intensamente a la diócesis.

Su intensa actividad magisterial en Barcelona consta de más de 100 documentos pastorales sobre diversas cuestiones y unos 800 sermones, tanto en la Catedral como en diversas parroquias, que fueron publicados posteriormente en cuatro volúmenes (Fuertes en la Fe, Editorial Balmes, Barcelona, 1968-1971).

Estuvo al frente de la archidiócesis durante 23 años.

Siguiendo estrictamente los consejos del Concilio, el Seminario y la Facultad de Teología de Toledo pronto se convirtieron en referente para toda la Iglesia, admitiendo alumnos de otras diócesis, tanto españoles como extranjeros, sobre todo americanos, europeos del Este y africanos.

Su labor pastoral se basó en una gran cercanía a sus fieles, a quienes atendió en sus continuos viajes pastorales y para quienes celebraba numerosas sesiones de ejercicios espirituales.

Para favorecer el diálogo con la cultura y con los medios y técnicas que ésta exige, creó la publicación semanal «Padre Nuestro» y la emisora diocesana «Radio Santa María de Toledo», primera experiencia radiofónica de programación religiosa especializada en España.

Reorganizó las parroquias mozárabes y, con la excusa de adaptar el Rito hispánico a los planteamientos del Concilio Vaticano II en su Constitución Apostólica sobre la Sagrada Liturgia, aborda una nueva revisión del misal mozárabe, que ya no solo pretendía mantener al día la celebración en Toledo, sino restaurar la pureza primitiva de los textos y del orden de celebración.

En 1992 fue presentado el primer volumen del Nuevo Misal Hispano-Mozárabe al papa Juan Pablo II, quien celebró la santa misa en este rito, el 28 de mayo de 1992, solemnidad de la Ascensión del Señor, convirtiéndose en el primer papa que lo utilizaba en Roma.

En su papel de obispo, y siguiendo las indicaciones del Vaticano II, González Martín se caracterizó por una gran independencia política, aunque no siempre apreciada, finalmente reconocida.

Además, la presión política del nacionalismo catalán no cesó durante sus cinco años de pontificado en la Ciudad Condal.

Sin embargo, su trato con Felipe González y Alfonso Guerra fue especialmente cordial, sin olvidar la amistad que le unió con el presidente, socialista, de Castilla-La Mancha, José Bono.

Estas buenas relaciones no impidieron que Marcelo González desarrollara una gran crítica a las políticas laicistas del gobierno, especialmente en materias de relación Iglesia-Estado, matrimonio y divorcio, aborto, educación, financiación de la Iglesia, etc.

El protocolo de este acto marca que los elegidos para pronunciarlo sólo pueden hacerlo una vez, siendo la única persona a la que se le ha permitido volver a pronunciarlo.