Martínez setzte sich im Januar 2002 während des CONCACAF Gold Cups in Los Angeles gemeinsam mit seinem Nationalmannschaftskollegen Alberto Delgado vom kubanischen Team ab, nachdem sie zunächst die Cuban American National Foundation um Hilfe gebeten hatten. Beide beantragten politisches Asyl, um in den USA bleiben zu können. Sie ließen sich zunächst in Miami nieder, wo ein Onkel Martínez’ lebte, in dessen Unternehmen dieser gelegentlich arbeiten konnte. Während Delgado und Martínez auf den Erhalt ihrer Aufenthaltsbewilligungen warteten, spielten sie für eine Saison im Team der St. Thomas University, außerdem für lokale Clubmannschaften. Martínez unterzeichnete im Juni 2004 einen Vertrag beim Major-League-Soccer-Team Chicago Fire, von dem er in einem Tauschgeschäft unmittelbar darauf an die Colorado Rapids abgegeben wurde. Damit war Martínez der erste Kubaner in der MLS. Für die Colorado Rapids kam er in der MLS in sieben Liga-Begegnungen und einem Playoff-Spiel zum Einsatz. Von 2005 bis 2008 spielte er in der USL First Division für die Rochester Rhinos und absolvierte dort 48 reguläre Saisonspiele sowie sieben Playoff- und sechs Pokalspiele. Im August 2008 wechselte er für den Rest der Saison zu den Carolina RailHawks. 2009 ging er zu den Real Maryland Monarchs, für die er fünfmal in der USL Second Division auflief. Ebenfalls 2009 stand er in Reihen des Atlético de San Juan FC, bei denen er viermal in der Puerto Rico Soccer League zum Einsatz kam.