Di Martino, kariyerindeki ilk büyük çaplı başarısını Birmingham'da düzenlenen 2007 Avrupa Salon Atletizm Şampiyonası'nda gümüş madalya kazanarak elde etti. Aynı yıl, Osaka'daki Dünya Atletizm Şampiyonası'nda da gümüş madalya kazanan atlet, Şubat 2007'deki 2,00 metrelik atlayışıyla Sara Simeoni'ye ait 1,98 metrelik İtalya rekorunu da kırmıştı. Pekin'deki 2008 Yaz Olimpiyatları'nda onuncu sırada yer alabilen Di Martino, yılı kariyerini sonlandırma derecesindeki ayak baş parmağından yaşadığı sakatlıkla kapattı. Sakatlıktan kurtulmasının ardından ilk önemli başarısını Paris'teki 2011 Avrupa Salon Atletizm Şampiyonası'nda altın madalya kazanarak yaşadı. Aynı yıl, Daegu'daki Dünya Atletizm Şampiyonası'nda ise bronz madalyada kaldı. Son önemli başarısını ise İstanbul'daki 2012 Dünya Salon Atletizm Şampiyonası'nda gümüş madalya kazanarak elde etti.