Han blev senare reservmålvakt i A-laget, och har samlat på sig gott om erfarenhet från spel på U-21 nivå innan dess. Martinez reste med seniortruppen till New York sommaren 2014 och även spelat i bland annat Emirates Cup. Champions League-debut gjorde han mot Anderlecht den 22 oktober 2014. Säsongen &lt;a href="Arsenal%20FC%202019/2020"&gt;2019/2020&lt;/a&gt; fick Martínez sitt genombrott i Arsenal då han fick agera målvakt på grund av att Bernd Leno drog på sig en skada och var borta resten av säsongen. Han var en av Arsenals bästa spelare under perioden och det ledde också till att han vann ytterligare två titlar med Arsenal; en i FA-cupen och en i Community Shield.