Han hadde examen artium fra 1942, ordenspolitikurs fra Sverige fra 1944 og kriminalteknisk kurs fra Statens polisskola i Stockholm fra 1944 og juridisk embedseksamen fra 1948. Martinsen var etterforsker for Norges militærattaché til Sverige 1944–1945, kriminalbetjent i Sarpsborg i 1945, ekstrabetjent hos sorenskriveren i Rakkestad 1946–1947 og sakfører med egen forretning i Mysen 1949–1953. Deretter jobbet han i Høyres partiapparat som fylkessekretær i Østfold Høyre 1951–1953, organisasjonssekretær i Oslo Høyre 1953–1956 og sjefssekretær i Oslo Høyre fra 1956. Han var en av Oslo Høyres lengstsittende sjefssekretærer gjennom tidene. Martinsen var styremedlem i Høyres Hus Kalbakken A/S fra 1959 og styremedlem i Høyres kurs- og konferansested Reistad A/S fra 1971.