Martinsen vokste opp på Sagene i Oslo og spilte for klubbene Lian, Skeid, Tigrene og Sparta før han i sommeren 1969 begynte i Frisk Asker. Han spilte tilsammen 113 landskamper for Norge og vant Gullpucken som årets beste spiller i 1965. Med Martinsen som kaptein dominerte Frisk norsk ishockey på 1970-tallet.