W latach 1915–1918 przebywał w Moskwie jako jeniec cywilny założył Wydział Opieki nad Zabytkami Kultury i Sztuki Polskiej. Celem tej instytucji było wyszukiwanie, inwentaryzowanie i ratowanie skonfiskowanych dóbr kultury polskiej. Po zakończeniu działań wojennych, kiedy Związek Radziecki w 1921 podjął decyzję o oddaniu polskich skarbów został ekspertem komisji rewindykacyjnej. Pozostał w Kraju Rad do 1926, a owocem jego poszukiwań było między innymi odzyskanie arrasów wawelskich. Z tego czasu pochodzi praca naukowa „Arrasy wawelskie Zygmunta Augusta” po raz pierwszy opublikowana w 1922.

Po rezygnacji ze stanowiska kustosza Zamku Wawelskiego w 1930 przeprowadził się do Wilna, gdzie był zastępcą profesora, a od 1934 profesorem nadzwyczajnym historii sztuki na Uniwersytecie Wileńskim. Przedmiotem naukowych badań z tego okresu stała się dla Morelowskiego barokowa architektura Wilna. W latach 1938–1939 ukazała się drukiem praca naukowa będąca plonem tych badań pt. „Zarys syntetyczny sztuki wileńskiej od gotyku do neoklasycyzmu”.

Okres II wojny światowej spędził w Wilnie wykładając na tajnych kompletach.