Martínez derrotó al exrepresentante estadounidense Louis Frey, Jr., de Winter Park en las elecciones primarias republicanas para gobernador y al representante estatal demócrata Steve Pajcic en las elecciones generales . Con la victoria electoral, Martínez se convirtió en el segundo gobernador republicano de Florida desde la Reconstrucción y el primer (y hasta ahora, único) gobernador hispano en la historia de Florida. Fue investido el 6 de enero de 1987.