На счету моряка-подводника несколько успешных боевых походов, атаки на вражеские конвои и защита наших транспортов. На флоте капитан был известен своими отчаянными выходками и несносным характером. Но это и помогало ему успешно проводить самые дерзкие операции в годы Великой Отечественной войны. Такой, например, была уникальная операция по высадке десанта на занятое противником побережье для захвата шифровальной машины «Энигма», которую, однако, в штабе немецкого полка не нашли, но поход под носом у противника был проведён без потерь. Маринеско удостоили высшей на тот момент награды — ордена Ленина.
Во время войны капитан командовал подводными лодками М-96 и С-13. На последней он и совершил «атаку века» — именно так назвали уничтожение немецкого корабля «Вильгельм Густлофф». Это был крупнейший лайнер фашистской Германии водоизмещением более 25 тысяч тонн. В январе 1945 года команде капитана Маринеско удалось не только догнать скоростной корабль врага, но и увернуться от всех попыток обнаружения, точно поразив цель тремя торпедами.
Фашисты пытались уничтожить подлодку Маринеско, сбросив в район её нахождения более 240 глубинных бомб. Но капитан применил военную хитрость — спрятал лодку за обломками самого «Вильгельма Густлоффа», который медленно уходил на дно. Маринеско вышел из боя без потерь, чего не скажешь про врага: на борту уничтоженного корабля находились высшие чины рейха и личный состав экипажей подводных лодок.
За этот поход капитан Александр Маринеско был представлен к званию Героя Советского Союза. Но награждён им был лишь спустя 45 лет, посмертно.