Papież podjął działania mające na celu wprowadzenie uchwał synodu w życie: ekskomunikował biskupa Tessaloniki zwolennika, teraz już, herezji monoteletyzmu, a w szczególnie podatnej na doktrynę jednej woli Chrystusa Palestynie mianował nowego legata. Do cesarza wysłał list wzywający go do odrzucenia herezji.
Reakcja Konstansa II była do przewidzenia. Nakazał egzarsze raweńskiemu Olimpiusowi aresztowanie niepokornego biskupa i przywiezienie go do Konstantynopola. Marcin I, wykorzystując osłabienie władzy cesarskiej spowodowane kłótniami w Kościele (w tym czasie, utrzymując kontakty z Marcinem, bizantyjską Afrykę buntował Maksym Wyznawca), doprowadził do buntu urzędnika i ogłoszenia się przez niego cesarzem. Dopiero wysłany z misją pacyfikacyjną nowy egzarcha Teodor Kalliopas uwięził w 653 roku papieża, wręczając jednocześnie 17 czerwca duchownym rzymskim cesarski rozkaz zarzucający Marcinowi bezprawne ogłoszenie się papieżem, składający go z urzędu i zarzucający zdradę stanu.
Przewieziony do Konstantynopola były papież został skazany na karę śmierci za podżeganie Olimpiosa do buntu i udzielaną mu pomoc. Wstawiennictwo patriarchy Pawła II spowodowało zamianę wyroku na wygnanie.