Участвовал в боях под Сталинградом. На станции Морозовка в составе группы из пяти танков ворвался на немецкий аэродром и в упор расстреливал самолёты противника. 19 ноября 1942 года его рота после быстрой атаки смогла первой ворваться в расположение обороны противника. 26 января 1943 года Мартехов первым на своем танке соединился с танкистами 62-й армии.