W 2004 roku ponownie znalazł się w zespole na Copa América. Na tamtym turnieju, zakończonym na ćwierćfinale, wystąpił w pojedynkach z Kostaryką (1:0), Chile (1:1) i Brazylią (2:1, czerwona kartka). W tym samym roku Martínez wziął udział w Letnich Igrzyskach Olimpijskich, na których wraz z kadrą wywalczył srebrny medal.