Вскоре после операции Марченко рассталась со Стриженовым и связала свою судьбу с Пырьевым. Вряд ли она по-настоящему любила его, однако ее сразила та настойчивость, с которой седовласый мэтр за ней ухаживал. Иной раз он ждал ее на морозе, прохаживаясь всю ночь по Малому Демидовскому переулку, либо просиживая часами в своей машине по тому же адресу. Он заваливал ее цветами, водил в лучшие столичные рестораны и, главное, ни от кого не таился. Когда летом 1962 года Марченко снималась в Эстонии в фильме «Мой младший брат», Пырьев приехал туда и прожил почти две недели на глазах у всей съемочной группы. В том же году Пырьев собирался ставить на «Мосфильме» кар тину «Война и мир» и хотел именно Марченко отдать роль Наташи Ростовой. Но этим планам не суждено было сбыться: проект в итоге отдали Сергею Бондарчуку, и Ростову сыграла другая актриса - дебютантка Людмила Савельева.
Пырьев всерьез хотел жениться на Марченко, но резко против выступила мама актрисы. Когда режиссер пришел к ней просить руки ее дочери, мать заявила: «Людин дедушка - ваш ровесник». Но Пырьев все равно не сдавался и готов был жить с Марченко под одной крышей, даже не будучи в официальном браке. И отныне вместо «наша Одри Хэпберн» в киношных кругах за Марченко закрепилось другое прозвище - «наша Пырченко». Видимо, именно это переполнило чашу терпения актрисы. И она ушла от Пырьева к другому человеку, который не имел никакого отношения к искусству - он учился в МГИМО.
Когда Пырьев узнал об этом, он был вне себя от ярости. Но потом остыл и снова стал преследовать актрису. А поскольку та от него зависела напрямую - Пырьев продолжал оставаться одним из влиятельнейших деятелей советского кинематографа (он был председателем правления Союза кинематографистов СССР и директором «Мосфильма»), - ей пришлось смириться с его ухаживаниями. Вскоре она ушла от студента МГИМО и вновь сошлась с Пырьевым. Однако счастливой после этого почему-то не выглядела, да и не могла выглядеть, учитывая их круглую астрологическую дисгармонию. И все чаще родные и знакомые видели ее выпившей - как будто она с помощью алкоголя хотела уйти от свалившихся на ее хрупкие плечи проблем.