Im Gegensatz zu vielen Angehörigen der internationalen Botschaften blieb Martinelli während des Bürgerkriegs 2011 in Libyen. Nach den Luftangriffen auf Tripolis berichtete er über Dutzende Zivilisten, die durch „die sogenannten humanitären Angriffe“ getötet wurden. Auch während der Auseinandersetzungen mit dem sogenannten Islamischen Staat blieb er in Tripolis, obwohl er mit Enthauptung bedroht wurde. Er war der letzte Italiener, der in der vom IS bedrohten libyschen Hauptstadt lebte.