W wyborach parlamentarnych do Izby Poselskiej w 1998 uzyskał mandat posła z kraju wschodnioczeskiego. Wchodził w skład komisji administracji publicznej, rozwoju regionalnego i środowiska. W latach 2000–2002 był również zastępcą przewodniczącego klubu parlamentarnego ČSSD. W kolejnych wyborach w 2002 z powodzeniem ubiegał się o reelekcję. Do 2003 był ponownie wiceprzewodniczącym klubu deputowanych, a od 2002 do 2005 pełnił funkcję przewodniczącego komisji administracji publicznej, rozwoju regionalnego i środowiska. 25 kwietnia 2005 został powołany na urząd ministra rozwoju regionalnego w rządzie Jiříego Paroubka. Funkcję tę sprawował do 4 września 2006, kiedy to socjaldemokraci ponieśli porażkę w kolejnych wyborach i przeszli do opozycji.
Radko Martínek utrzymał mandat poselski, w nowej kadencji był wiceprzewodniczącym jednej z komisji. Zrezygnował z zasiadania w Izbie Poselskiej w 2009. Powodem rezygnacji było zaangażowanie się w politykę regionalną. W wyborach samorządowych w 2008, stojąc na czele socjaldemokratów w kraju pardubickim, udało mu się uzyskać 35,7% głosów i 19 mandatów w regionalnym przedstawicielstwie. W listopadzie tego samego roku został czwartym w historii hetmanem kraju pardubickiego.