In Madrid nam Martynova deel aan de Europese kampioenschappen zwemmen 2004, op dit toernooi eindigde ze als zesde op de 400 meter wisselslag en werd ze uitgeschakeld in de series van de 200 meter wisselslag. Tijdens de Olympische Zomerspelen van 2004 in Athene strandde de Russin in de series van de 400 meter wisselslag. Op de wereldkampioenschappen kortebaanzwemmen 2004 in Indianapolis werd Martynova uitgeschakeld in de series van zowel de 100, de 200 als de 400 meter wisselslag.