Di Martino remporte les Championnats d'Italie en salle mais manque les Championnats d'Europe en salle de Turin dû à une maladie. Le , elle bat Blanka Vlašić au Golden Gala de Rome (Golden League 2009) en réalisant au et en égalant son record de la saison. Aux Championnats du monde de Berlin, elle échoue dans un premier temps au pied du podium avec , ratant de peu lors de son second essai. Cependant elle récupère la médaille de bronze le à la suite de la disqualification tardive de Chicherova. En fin de saison, elle quitte son coach Davide Sessa pour son mari Massimiliano di Martino, son futur mari.