Al ser postulado candidato del PRI a la presidencia Carlos Salinas de Gortari —que había sido su ayudante en la década de 1960— se auguró la posibilidad de que Martínez Corbalá recibiría cargos importantes y hasta su inclusión en el gabinete presidencial, sin embargo, fue postulado candidato del PRI a diputado federal por el Distrito 6 de San Luis Potosí, resultando electo para la LIV Legislatura de 1988 a 1991.