В январе 1610 года Марина пишет послание королю Сигизмунду, в котором поручает себя королю, испрашивает себе милость, но не отрекается от своих прав на престол. Она обещает послать к Сигизмунду послов в официальное развитие своего письма, но послы так и не были посланы – ситуация вновь изменилась. Король так и не смог договориться с тушинскими поляками, и многие из них начали сожалеть о Лжедмитрии, который из Калуги слал им ласковые послания. Лагерь колебался: то ли поддержать короля, то ли Марину как законную царицу. То ли идти за ней, то ли выдать ее Сигизмунду или Москве. Дабы не подвергаться опасности быть выданной, Марина сговаривается с Лжедмитрием на побег к нему в Калугу. В ночь с 23 на 24 февраля она в сопровождении десятка казаков и слуг бежала из Тушина. По ошибке она попала на дмитровскую дорогу вместо калужской, где ее захватили разъезды Яна Сапеги, который под давлением отрядов Скопина-Шуйского отступил от Троицко-Сергиевой лавры к Дмитрову.
Сапега с почетом встретил царицу и посоветовал ей ввиду критического положения, как ее лично, так и его, уехать в Польшу, но Марина отказалась: «Мне ли, царице всероссийской, в таком презренном виде явиться к родным моим! Я готова разделить с царем все, что Бог ни пошлет ему». В сопровождении, выделенном Сапегой, ей удалось уйти в Калугу.
В Калуге жители радостно приветствовали царицу, явившейся их взору юным воином в шлеме и с волосами до плеч. Началась калужская жизнь, более спокойная, чем тушинская, ибо здесь не было чопорных польских вождей, не было воинских сборов, инициаторами которых выступали польские роты. Здесь задавались пиры, было довольство. Лишь поведение супруга осложняло жизнь Марины, но и в этой ситуации она старалась извлечь для себя положительное, ибо на его фоне стремилась выглядеть как можно лучше.
В июне 1610 года под Клушиным гетман Жолкевский, посланный Сигизмундом на Москву, разбил московское войско под командованием брата царя, князя Дмитрия Шуйского. Узнав об этом, Лжедмитрий выступил на Москву. Вместе с Мариной. Во главе «калужан» они вошли в село Коломенское, где встали лагерем. Здесь они узнали о пострижении царя Василия Шуйского и о присяге москвичей 17 августа 1610 года польскому королевичу Владиславу. К Лжедмитрию и Марине прибыли послы Жолкевского с предложением отступиться от Московского престола, за что им были обещаны разные милости. Отказав послам, Лжедмитрий и Марина ушли в Калугу. С ними ушел и атаман Заруцкий. Это было существенным приобретением, ибо атаман был фигурой известной и сильной.