Il gagne 50 courses chez les amateurs en 1970 et 1971, dont le championnat national à Nandrin. En 1970, il termine deuxième au sprint derrière le Français Régis Ovion (vainqueur également cette année-là du Tour de l'Avenir), du championnat du monde amateurs à Mendrisio en Suisse. Maertens semble le plus véloce sur le final mais il est étrangement enfermé par son propre compatriote Ludo Van der Linden. Les membres de l'encadrement belge lui reprochent d'être trop indépendant. En réalité, Freddy Maertens est victime des mauvaises relations entre son père et certains membres de la fédération belge de cyclisme. Freddy par la suite choisit d'être encadré par son père pour la saison 1972, plutôt que par des membres de la fédération. Il devient professionnel en 1972. Ernesto Colnago et l'ancien champion Ercole Baldini lui proposent un contrat au sein de leur équipe SCIC. Ils l'accompagnent financièrement et matériellement dans sa dernière année en tant qu'amateur, puis souhaitent l'engager comme coureur professionnel dès 1972.