Marthinussen ble cand.theol. i 1914, og hans første prestestilling var ved St. Jakob kirke i Bergen, hvor han virket fra 1916 til 1930. Marthinussen var så residerende kapellan og sokneprest i Sandviken fra 1930 til 1948. Fra 1934 til 1946 var Marthinussen den første formannen i Bergen Kristelig Folkeparti, som da var et eget fylkeslag.