De nuevo, en 2015, es llamada para disputar el Campeonato Mundial de Balonmano Femenino de 2015 en Dinamarca. En la fase de grupos, comienzan ganando a Kazajistán, aunque luego pierden 28-26 ante la potente Rusia. Pese a esa derrota, se rehacen, y luego consiguen ganar cómodamente a Rumania por 26-18 y golear a la débil Puerto Rico por 39-13. Finalmente, en el último partido de la liguilla de grupos caen ante Noruega por 26-29, acabando terceras de grupo y teniendo un complicado cruce en octavos de final ante Francia. Durante la fase de grupos, fue elegida MVP y máxima goleadora (6) ante Kazajistán, y también máxima goleadora ante Rusia. Finalmente, en octavos fueron eliminadas por las francesas tras un penalti muy dudoso con el tiempo cumplido (22-21). No obstante, el arbitraje fue muy cuestionado por diversas exclusiones dudosas para las españolas, y por una roja directa también muy dudosa a la propia Carmen. Ante esta situación, "las guerreras" fueron eliminadas en octavos (al igual que el último Mundial), siendo duodécimas. En el aspecto individual, Martín volvió a ser de las mejores, ya que jugó los seis partidos y anotó 25 goles, siendo la segunda máxima anotadora española tras Nerea Pena.