Martínez streed tussen 1982 en 1997 in 196 wedstrijden om het wegrace wereldkampioenschap en won in 1986, 1987 en 1988 de titel in de 80cc-klasse, en tevens in 1988 bij de 125cc. Zijn eerste overwinning behaalde Martínez in 1984 tijdens de TT Assen. In 1996 won hij de titel in het Europese kampioenschap in de 125cc-klasse.
Aansluitend op zijn actieve carrière richtte Martínez het succesvolle Aspar-Team op.