Nasce a Mola di Bari nel 1900. La pittura è la sua unica passione. Abbandona, infatti, nel 1921 gli studi di ingegneria a Roma ed entra in contatto con i pittori Felice Carena e Giovanni Colacicchi. Con quest’ultimo instaura una forte amicizia ed un’importante intesa artistica. Nel 1926 si trasferisce a Parigi nello studio del pittore Filippo De Pisis ed entra a far parte del primo gruppo di Peintres italiens de l’Ecole de Paris in cui già opera Giorgio De Chirico. Nel 1931 ritorna in Italia: è il momento di maggior vicinanza stilistica con Colacicchi e gli altri esponenti della “Scuola romana”. I capolavori della maturità martinelliana sono le tele I Giganti e Composizione di nudi. Nel 1943 sposa la pittrice Adriana Pincherle e si stabilisce a Firenze; qui è protagonista del Neoumanesimo fiorentino, movimento ispirato alla pittura figurativa e distante sia dal realismo sociale, sia da tendenze astratte. La sua prima personale alla Biennale di Venezia è del 1956: una rassegna di nudi, paesaggi e nature morte, da sempre suoi temi prediletti. Muore a Firenze nel 1966. Il suo contributo pittorico è riconosciuto dalla rassegna Rinnovamento dell’arte italiana dal ‘30 al ‘45.