Хильберто Мартинес провёл 4 матча за молодёжную сборную Коста-Рики. За первую сборную страны защитник начал выступать в 2001 году и в том же году сыграл 3 матча на Кубке Америки. 10 лет спустя Мартинес вновь оказался в составе сборной на этот турнир, но ни одного матча не сыграл. В 2002 и 2006 годах футболист принимал участие в чемпионатах мира, а в 2003 — в Золотом кубке КОНКАКАФ. В последний раз Хильберто Мартинес играл за сборную 29 марта 2011 года в товарищеском матче со сборной Аргентины.