ビクター・マルティネス
プロ入りとインディアンス時代
1996年7月15日にクリーブランド・インディアンスと契約してプロ入り。1998年までベネズエラでプレーした。
1999年にはアメリカ本土へ渡り、A-級マホーニングバレー・スクラッパーズでプレー。64試合に出場して打率.277、4本塁打、36打点を記録した。
2000年はA級コロンバス・レッドスティックスとA+級キンストン・インディアンスでプレー。A+級キンストンでは26試合に出場して打率.217、8打点、1盗塁を記録した。
2001年はA+級キンストンでプレーし、114試合に出場して打率.329、10本塁打、57打点、3盗塁を記録した。
2002年3月1日にインディアンスと1年契約に合意。3月17日にAA級アクロン・エアロズへ異動となり、そのまま開幕を迎えた。AA級アクロンでは121試合に出場して打率.336、22本塁打、85打点、3盗塁を記録した。9月9日にメジャーへ昇格し、翌10日のトロント・ブルージェイズ戦でメジャーデビュー。7番・捕手で先発起用され、4打数1安打2打点だった。この年メジャーでは12試合に出場して打率.281、1本塁打、5打点を記録した。シーズン終了後、インディアンス傘下の最優秀マイナー選手とイースタンリーグ最優秀選手に選出された。
2003年3月3日にインディアンスと1年契約に合意。前年オフに正捕手のイーナー・ディアスがテキサス・レンジャーズへ移籍したため、ジョシュ・バードと正捕手を争うことになった。球団はバードではなくマルティネスが近い将来、背負って立つ存在になるとみていたが、開幕捕手はバードが獲得し、マルティネスは3月17日にAAA級バッファロー・バイソンズへ異動となり、そのまま開幕を迎えた。打率.228と不調だったバードに代わって、6月27日にメジャーへ昇格し、正捕手の座を獲得したが、8月9日に右足首の故障で15日間の故障者リスト入りした。9月2日に復帰。この年は49試合に出場して打率.289、1本塁打、16打点、1盗塁を記録した。
2004年3月5日にインディアンスと1年契約に合意。開幕後はバードの故障もあり、正捕手に抜擢。前半戦76試合で打率.290、12本塁打、63打点と活躍し、自身初のオールスターに選出された。この年は141試合に出場し、捕手としてメジャー最多の21本塁打、101打点を挙げ、1997年にサンディー・アロマー・ジュニアが記録した83打点の捕手としての球団記録を更新。オフの11月3日にシルバースラッガー賞を受賞した。
2005年3月3日にインディアンスと1年契約に合意したが、開幕直前の4月5日に総額1550万ドルの5年契約（契約金100万ドル、2010年・700万ドルの球団オプション付き）を結んだ。この年は147試合に出場して打率.305、20本塁打、80打点を記録した。
2006年開幕前の3月に開催された第1回ワールド・ベースボール・クラシック(WBC)のベネズエラ代表に選出された。
シーズンでは153試合に出場して打率.316、16本塁打、93打点を記録した。
2007年は自己ベストとなる25本塁打・114打点をマークし、3年ぶり2度目のオールスターに選出された。守備では盗塁阻止率は32.0%と自己ベストを更新。疲労軽減のため、一塁手として前年を上回る30試合に出場した。
2008年は右ヒジの痛みを開幕時から抱え、開幕戦ではハムストリングの肉離れを起こしたが、その後も出場を続けた。しかし、本塁打が0のまま6月12日、右ヒジ痛で故障者リスト入り。その後、内視鏡で骨片除去手術を受け、2カ月以上戦線を離れた。73試合の出場に終わり、打率.278、2本塁打、35打点はメジャー定着後最低の成績となった。
レッドソックス時代
2009年7月31日にジャスティン・マスターソン、ニック・ハガダン、ブライアン・プライスとのトレードで、ボストン・レッドソックスへ移籍した。移籍前は、99試合で15本塁打を放っていたが、打率が.300に届いていなかった。一方で、レッドソックスに加入した後は、本塁打は8本だったが、移籍後の56試合で打率.336をマーク。シーズントータルでは、打率.303、23本塁打、108打点という打撃成績をマーク。打率.300、20本塁打、100打点のラインをいずれも2年ぶりにクリアした。オフの11月9日にレッドソックスが2010年の球団オプションを行使した。
2010年は前半戦66試合に出場して打率.289、9本塁打、38打点、1盗塁と好調をキープしていたが、6月29日に左手親指の故障で15日間の故障者リスト入りした。7月4日にはオールスターに選出されたが、故障で出場辞退した。7月26日に復帰。この年は127試合に出場して打率.302、20本塁打、79打点、1盗塁を記録した。オフの11月1日にFAとなった。11月23日にレッドソックスから年俸調停のオファーを受けた。
タイガース時代
2010年11月26日にデトロイト・タイガースと総額5000万ドルの4年契約を結んだ。
2011年は正捕手のアレックス・アビラ、一塁にはミゲル・カブレラがいたため、移籍後も指名打者としての起用となった。4月19日に右鼠径部の痛みで15日間の故障者リスト入りし、5月4日に復帰。この年は145試合に出場して打率.330、12本塁打、103打点、1盗塁を記録した。
2012年1月にフロリダ州オーランドにある自宅でトレーニングしていたが、アジリティ・ドリルを行っていた際に左膝を痛め、前十字靭帯断裂と診断され、1月27日にマイクロフラクチャー手術と半月板の修復手術を行った。3月12日に60日間の故障者リスト入りした。その後左膝の再建手術を行う予定だったが、予想以上に回復が進み、行う必要がなくなった。しかしシーズン中に故障から復帰することはできず、そのままシーズンを終えた。オフの10月29日に故障者リストから外れた。
2013年は故障から復帰し、開幕から指名打者として起用された。開幕後は6月末まで打率が.230以下と不調が続いたが、9月後半に3割台へ持ち直した。この年は159試合に出場して打率.301、14本塁打、83打点を記録した。
2014年は前半戦80試合で打率.328、21本塁打、55打点、2盗塁と活躍し、7月に4年ぶり5度目となるオールスターに選出された。この年は151試合に出場し、自己最高となる打率.335、32本塁打（自身初の30本台）、103打点（2年ぶりの100打点以上）を記録した。出塁率.409とOPS.974はリーグ1位だった。オフの10月30日にFAとなった。11月4日にはタイガースの年間最優秀選手に選出され、6日には10年ぶり2度目となるシルバースラッガー賞を受賞した。11月14日にタイガースと総額6800万ドルの4年契約で再契約した。12月4日にはエドガー・マルティネス賞を受賞した。
2015年は指名打者のレギュラーとして120試合に出場したが、打撃不振に陥ったため打率は.245に終わり、5年連続（故障離脱していた2012年を除く）.300以上だったのがストップ。本塁打も、前年比約3分の1となる11本に留まった。なお、11本目の本塁打で通算200本塁打を達成した。
2016年は154試合に出場して打率.289、27本塁打、86打点、OPS0.826。90三振はキャリアワーストながら、通算1000打点も達成した。オフの12月11日に第4回WBCのベネズエラ代表への参加の意思を表明した。
2017年開幕前の2月8日に第4回WBCのベネズエラ代表に選出され、3大会ぶり2度目の選出を果たした。
シーズンでは7月7日のインディアンス戦でカルロス・カラスコから通算2000本安打を達成した。8月27日に同年6月の故障者リスト入りの要因となった不整脈が再発し、カテーテル・アブレーション治療を受けることになり、再度故障者リスト入り。残りシーズンを全休することになった。
2018年9月15日にこの年限りでの現役引退を表明した。