Martínez on pelannut Uruguayn puolella 18 ottelua vuodesta 2004 ja tehnyt 4 maalia. Hänet valittiin vuoden 2004 Copa América -kisoihin.
Hän osallistui vuoden 2010 MM-kilpailuihin, mutta jäi loukkaantumisen vuoksi pois turnauksesta.