В марте 1944 года назначен на должность командира 122-го стрелкового корпуса, который вёл наступательные боевые действия на нарвском плацдарме и освобождении г. Нарва, а затем — в Тартуской и Рижской наступательных операциях и освобождении городов Выру, Отепя, Эльва и Рига. На завершающем этапе войны корпус под командованием Н. М. Мартынчука принимал участие в боевых действиях против курляндской группировки противника.