W 1904 roku podjął decyzję o połączeniu wszystkich podległych mu ośrodków i z jego inicjatywy powstał Instytut Badań Materiałów w Berlin-Dahlem. Kolejny sukces przyszedł rok później. Za swoje zasługi i wielki wkład w pogłębianie wiedzy na temat materiałów został uhonorowany tytułem Doctora honoris causa przez Politechnikę w Dreźnie. Był członkiem Pruskiej Akademii Nauk w Berlinie. Adolf Martens kierował swoim prężnie rozwijającym się instytutem, aż do śmierci.
Schyłek życia W 1913 roku jego stan zdrowia niespodziewanie się pogorszył. Zmarł 24 lipca 1914 roku w Berlinie. Jego prochy spoczęły na cmentarzu w Dahlem pomiędzy grobami syna i współpracownika Emila Heyna.
Dziedzictwo naukowe Profesor Adolf Martens był pionierem w metalografii żelaza i stali. Jego prace związane z tą dziedziną nauki przyniosły mu szeroki rozgłos. Henry Clifton Sorby i Martens zajmowali się niezależnie rozwijaniem technik metalograficznych oraz obserwacji pod mikroskopem. Obaj byli zafascynowani wewnętrzną strukturą metali oraz zależnościami pomiędzy procesami wytwarzania a uzyskanymi własnościami materiału. Martens, mimo że preferował szkicować widziane mikrostruktury, to przeprowadził kilka prób z wykorzystaniem emulsji fotograficznych. Zaproponował zastosowanie trybu ukośnego oświetlania próbki celem poprawy rozdzielczości widzianych obrazów.