Martens satt som statsminister for Belgia fra 3. april 1979 til 6. april 1981 og igjen fra 17. desember 1981 til 7. mars 1992. Martens var en leder av den belgiske politiske partiet Christen Democratisch en Vlaams mellom 1972 og 1979. Han satt i 17 år som nestleder for det belgiske føderale parlamentet fra 1974 til 1991. Han var senator fra 1991 til 1994.