W sezonie 2008/2009 Martínez strzelił 5 bramek, co dało mu czwarte miejsce w klasyfikacji najlepszych strzelców swojego klubu. Więcej goli od niego zdobyli Giuseppe Mascara, Michele Paolucci i Takayuki Morimoto.
18 czerwca 2010 Pietro Lo Monaco powiedział na antenie Sky Sport 24, że od przyszłego sezonu Martínez będzie graczem Juventusu. 1 lipca oficjalna strona Juventusu potwierdziła, że zawodnik został kupiony za 12 mln i związał się z klubem umową na okres czterech lat. Ligowy debiut w barwach nowej drużyny Urugwajczyk zanotował 29 sierpnia w przegranym 0:1 wyjazdowym meczu z Bari. Od początku pobytu w Juventusie jest rezerwowym. W 2011 roku został wypożyczony do Ceseny.
Kariera reprezentacyjna W reprezentacji Urugwaju Martínez zadebiutował 8 czerwca 2003 w wygranym 2:0 towarzyskim meczu przeciwko RPA, kiedy to w 72. minucie zmienił Álvaro Recobę. 18 lutego 2004 pełnił rolę kapitana drużyny narodowej w spotkaniu z Jamajką. Następnie znalazł się w kadrze reprezentacji na Copa América 2004, na którym razem z drużyną narodową wywalczył brązowy medal.