Nel 1985 iniziò quindi la sua lunga collaborazione con la Minardi in Formula 1, rifiutando un'offerta di contratto della Toleman. La stagione di esordio si prospettò però difficile: l'Alfa Romeo avrebbe dovuto mettere a disposizione della Minardi i propri motori, ma a poche settimane dall'inizio del campionato l'accordo non si concretizzò. Essendo ormai impossibile riprogettare la vettura, per le prime gare venne utilizzato un Ford Cosworth DFY per poi optare, a partire dal Gran Premio di San Marino, per la fornitura della Motori Moderni di Carlo Chiti. Inoltre la Minardi M185 era una vettura caratterizzata da un telaio pesante e con componenti ormai obsolete. Anni dopo, in un'intervista, lo stesso Martini affermò che gli scarsi risultati ottenuti erano dovuti principalmente al propulsore, che impediva anche lo sviluppo della monoposto. Nonostante le difficoltà, Martini si comportò in maniera dignitosa, mancando la qualifica solo a Monaco; giunse al traguardo solo tre volte, ottenendo come miglior risultato un ottavo posto in Australia, mentre in qualifica il risultato migliore fu il 19º posto nei Gran Premi di Sudafrica e San Marino.