Martínez maakte gedurende het seizoen 2008-2009 zijn debuut voor Real Sociedad, dat toen uitkwam in de Segunda División. In 2010 promoveerde hij met de club naar de Primera División. Tijdens het seizoen 2012/13 eindigde Real Sociedad op een vierde plaats, waardoor het zich kwalificeerde voor de UEFA Champions League. Martínez speelde inmiddels meer dan 100 competitiewedstrijden voor Real Sociedad.