На летних Олимпийских играх 2008 года Ди Мартино вышла в финал, где заняла 10-е место. В ноябре 2008 года она получила серьёзную травму пальца, из-за которой всерьёз рассматривала возможность завершить карьеру. В январе 2009 года Ди Мартино сменила тренера, вместо Давиде Сессы с ней стал работать Массимилиано Ди Маттео, за которого она вскоре вышла замуж. В короткий срок Ди Мартино удалось подготовиться к сезону и набрать форму. В феврале 2009 года в помещении она улучшила свой рекорд до 2,04 м. В том году она из-за болезни пропустила чемпионат Европы в помещении, выиграла золотую медаль на Средиземноморских играх и стала четвёртой на чемпионате мира. На командном чемпионате мира 2010 года Ди Мартино выиграла соревнование по прыжкам в высоту, но на чемпионате Европы не сумела даже пройти квалификацию. В общем зачёте Бриллиантовой лиги IAAF в 2010 году она заняла 2-е место, уступив лишь Бланке Влашич.