Royal Norwegian Society of Sciences and Letters
Martschenko wurde 1962 mit dem Leninpreis ausgezeichnet, 1980 mit dem N. N. Krylov Preis, 1989 erhielt er den State Prize of the Ukrainian SSR und 1996 den N. N. Bogolyubov Preis. Er ist seit 1969 Mitglied der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR, der Russischen Akademie der Wissenschaften (seit 1987) und der Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab in Trondheim (seit 2001).