Martinsen bestritt im April 2014 bei einem Qualifikationsturnier zur U-20-Weltmeisterschaft 2014 ihre drei einzigen Länderspiele für die norwegische Juniorinnennationalmannschaft. Zu den drei Siegen gegen die tschechische, die türkische sowie die israelitische Auswahlmannschaft steuerte sie fünf Treffer bei. Martinsen läuft seit 2017 für die norwegischen Beachhandballnationalmannschaft auf. Bei der Beachhandball-Europameisterschaft 2017 gewann sie mit der norwegischen Auswahl die Goldmedaille. Im selben Jahr nahm sie an den World Games teil. Ein Jahr später stand sie im Finale der Beachhandball-Weltmeisterschaft, das Norwegen im Shootout gegen Griechenland verlor. Bei der Beachhandball Euro 2019, das Norwegen mit dem sechsten Platz abschloss, wurde Martinsen zum MVP gekürt und das All-Star-Team aufgenommen. Bei der Beachhandball Euro 2021 wurde Martinsen mit 143 Punkten Top-Scorerin des Turniers.