Viestikilpailuissa Martinsen hiihti avausosuuden ykköseksi Oslon 1966 MM-kisoissa ja Grenoblen 1968 olympiakisoissa, ja molemmilla kerroilla Norja voitti kultaa. Myös Tatran 1970 MM-kisoissa Martinsen tuli ensimmäisenä vaihtoon, mutta lopputuloksissa Norja jäi neljänneksi. Sapporon 1972 olympialaiset Martinsen jätti väliin sairastelun takia, mutta kaksissa seuraavissa arvokisoissa hän sai vielä viestimitalin.