Martinsen ble første gang medlem av Roan kommunestyre i 1972 og formannskapet i 1976. Han var Roans ordfører fra 1988 til 1991, deretter fra 1995 til 1999. Senere var han medlem av kommunestyret fra 2007 til 2015. Han var også medlem av Sør-Trøndelag fylkesting fra 1976 til 1979.