2012年11月30日にピッツバーグ・パイレーツと1700万ドルの2年契約（契約金200万ドル）を結んだ。2013年は前年オフに正捕手のロッド・バラハスが退団したため、開幕から正捕手として起用された。この年は127試合に出場して打率.226、15本塁打、55打点、9盗塁を記録した。2014年は前年ヤンキースで正捕手を務めたクリス・スチュワートが加入したが、スチュワートが故障で開幕前に離脱したため、この年も正捕手として起用された。4月20日のブルワーズ戦で、3回にブルワーズのカルロス・ゴメスが中堅方向へ大飛球を放ち、ゴメスは本塁打と確信し、ゆっくりと走っていたが打球はフェンスに直撃。ゴメスは三塁へ進んだが、パイレーツの選手から野次が飛び、乱闘騒ぎに発展。乱闘騒ぎに参加したとして、4月23日にマーティンはMLB機構から1試合の出場停止処分を受けたが、処分に不服として異議申し立てを行った。4月26日に左ハムストリングの故障で15日間の故障者リスト入りした。5月9日に処分は変わらず、1試合の出場停止処分となった。5月22日に故障者リストから復帰したが、出場停止のため5月23日のワシントン・ナショナルズ戦から出場となった。スチュワートの復帰後も正捕手のポジションを確保し、この年は111試合に出場して打率.290、11本塁打、67打点、4盗塁を記録した。オフの10月30日にFAとなった。パイレーツは1530万ドルのクオリファイング・オファーを提示したが、11月10日に拒否した。
2010年12月16日にヤンキースと200万ドルの1年契約を結んだ。背番号は松井秀喜が2009年まで7年間着けていた「55」となった。2011年は前年まで正捕手だったホルヘ・ポサダが一塁手へ転向したため、開幕から正捕手として起用された。8月25日のオークランド・アスレチックス戦では、メジャー史上初の1球団による1試合3満塁本塁打を記録。両チーム合わせて3満塁本塁打は1986年と1987年に1度ずつ記録している。内訳は、5回裏にロビンソン・カノ、6回裏にマーティン、8回裏にカーティス・グランダーソン。試合は22-9でヤンキースの勝利。この年は125試合に出場して打率.237、18本塁打、65打点、8盗塁を記録した。2012年1月24日にヤンキースと750万ドルの1年契約に合意。スプリングトレーニング中にはブライアン・キャッシュマンGMから総額2000万ドルの3年契約を提示されたが、受け入れなかった。この年は133試合に出場して打率.211、21本塁打、53打点、6盗塁を記録した。オフの10月29日にFAとなった。
オンタリオ州イーストヨークで1983年、アフリカ系カナダ人の父とフランス系カナダ人の母の間に誕生。父はサクソフォーン奏者で、ミドルネームの "コルトレーン" はジョン・コルトレーンに由来する。マーティンがまだ幼少のころに両親が別居状態となり、マーティンは父と暮らすことになる。マーティンは何度も移住を経験、8歳から10歳まではフランスのパリにも住んでいた。両親の離婚が成立した後はケベック州モントリオールに落ち着く。15歳まではアイスホッケーもプレーしていたが、ポリバレント・エドゥアード・モンプティ高等学校入学後は野球で頭角を現し始め、アメリカ合衆国フロリダ州のチポラ大学へ奨学生として進学。野球部では三塁手としてプレーしていた。
1915年（民国4年）12月、北洋軍元老の王士珍が、全国の旅長以上の指揮官に袁世凱の皇帝即位を擁護する電報へ名を列ねるよう求めてきたが、馮玉祥はこれを拒否した。まもなく護国戦争が勃発すると、馮率いる第16混成旅も四川省へ護国軍迎撃に赴くことになる。このとき同時に第4混成旅も四川入りしたが、第4混成旅に属していた鹿鍾麟が馮と再会し、その配下に加わった。馮玉祥は護国軍との戦いを望まず、まず張之江を護国軍第1軍司令官・蔡鍔の下に派遣し、停戦の密約を結ぶ。さらに、鹿鍾麟の提案する策に従って四川督軍陳宧の反袁独立を唆し、1916年（民国5年）5月にこれを成功させた。翌月、袁世凱は病死に至り、護国戦争は護国軍の勝利に終わったが、以上の行動から見ても馮の貢献は大きかったと言える。同年7月、馮玉祥率いる第16混成旅は直隷省廊坊に移駐する。しかし、当時の国務総理段祺瑞は、直隷派幹部・陸建章の親族である馮を嫌い、ついに旅長から罷免してしまい、馮も病気と称して引きこもる。翌1917年（民国6年）7月、張勲復辟が発生する。このとき、馮の後任として旅長になっていた楊桂堂は、第16混成旅の幹部である張之江・鹿鍾麟・李鳴鐘らから張勲討伐の宣言を迫られた。楊はこれを拒否して逃亡したため、張之江らは馮を旅長として自発的に迎え入れる。馮も直ちに北京への進軍を号令し、張勲を撃破した。1918年（民国7年）2月、馮玉祥は護法戦争を起こした孫文（孫中山）の討伐を段祺瑞から命じられた。しかし湖北省武穴まで進軍したところで、馮は進軍を停止し、南北和平の電報を発する。それでも結局、段の強い命令もあって湖南省まで進軍、呉佩孚と協力して同省を制圧した。6月、湘西鎮守使に任ぜられ、常徳に駐屯している。このとき、湖南督軍には安徽派の張敬尭が就任したが、これには馮や呉が強い反感を抱いている。1920年（民国9年）6月、護法軍政府側が湖南省へ進軍してくると、馮玉祥と呉佩孚は張敬尭を見捨て、敗走するがままにさせた。その後、馮率いる混成第16旅は常徳から漢口に移り、ここで孫文との交渉を持ち始める。11月、河南省信陽に移駐した。まもなく安直戦争が勃発して直隷派が勝利、曹錕と呉が北京で権力を掌握する。