L'un des grands champions de VTT, il fait partie du club restreint des athlètes français qui ont gagné les trois titres majeurs en individuel : le titre olympique, du monde et européen. Champion olympique de VTT cross en 2000 (3eme en 1996). Champion du monde élite en 2000 (2eme en 1995 et 1999). Champion du monde espoirs en 1997 et 1998 (2eme en 1996). Vainqueur de la Coupe du Monde en 1997 et 2000. Champion d'Europe élite en 1999 et espoirs en 1996 et 1997. Il fut aussi champion du monde espoirs en cyclo-cross en 1996. En juin 2008, il a obtenu sa première victoire sur route chez les pros en remportant la 3eme étape du Tour de Beauce en Canada. Vainqueur du Roc d'Azur en 1997, 2004 et 2013 (2eme en 2014 à 38 ans). Il est le fils de Mariano Martinez, meilleur grimpeur du Tour de France en 1978 et vainqueur d'une étape en 1980. Son frère cadet Yannick fut également un non coureur sur route (vainqueur notamment d'une étape des Quatre Jours de Dunkerque et de la Route du Sud).

Son fils Lenny Martinez (11-7-2003), grimpeur très prometteur, a enfilé le maillot rouge pendant deux jours à l'issue de la 6eme étape du Tour d'Espagne en 2023, à 20 ans et 51 jours, un record de précocité de la Vuelta effaçant des tablettes l'Espagnol Miguel Indurain qui avait 20 ans et 283 jours en 1985. Il compte cinq victoires : le Trophée Laigueglia, la Classic Var, la Classic Grand Besançon et le Tour du Doubs en 2024 ainsi que le CIC Mont Ventoux en 2023.