עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה היה פון מרטיני מפקד הקורפוס הבווארי ה-2 שהיה חלק מהארמייה השישית ולחם בחזית המערבית, ונטל חלק בקרב לורן. בנובמבר 1914 פרש פון מרטיני מתפקידו בקרבות השונים, ובספטמבר 1918 מונה לסגן מפקד הקורפוס הבווארי ה-1, עמו לחם עד סוף המלחמה.