Martin Marinow gewann seine erste internationale Medaille bereits 1987 bei den Weltmeisterschaften in Duisburg, als er im Einer-Canadier über 1000 Meter Vizeweltmeister wurde. 1989 folgte in Plowdiw der Gewinn der Bronzemedaille im Einer-Canadier auf der 500-Meter-Strecke. Mit Blagowest Stojanow sicherte er sich bei den Weltmeisterschaften 1994 in Mexiko-Stadt über 500 Meter und 1995 in Duisburg über 200 Meter jeweils Bronze. Darüber hinaus gewann er im Vierer-Canadier bei den Europameisterschaften 1997 in Plowdiw eine weitere Bronzemedaille.