Tijdens de Olympische Spelen van Londen in 2012 bereikte Martina weer de finale van de 100 m, waarin hij zesde werd in een tijd van 9,94. In de halve finales verbeterde hij het Nederlands record met 0,19 seconden naar 9,91, zijn beste tijd. In de finale van de 200 m werd hij vijfde in 20,00, 0,06 seconde boven zijn persoonlijk record. Samen met Brian Mariano, Giovanni Codrington en Patrick van Luijk werd hij in de finale zesde met een tijd van 38,39. Dat was 0,1 seconde langzamer dan hun Nederlands record van 38,29, dat hetzelfde viertal in de halve finale had gevestigd.Enkele weken na de Spelen, tijdens de Athletissima in Lausanne, verbeterde Martina, in een eerste confrontatie met Usain Bolt sinds Londen, zijn eigen Nederlandse record op de 200 m naar 19,85. Bolt won de race in 19,58.