* Antal matcher och mål i proffsklubbar räknas endast för de inhemska ligorna och är korrekt per den 8 juni 2012. ** Antal landskamper och mål är korrekta per den 8 juni 2012.
Martínez inledde sin karriär i Osasuna och spelade i klubbens reservlag säsongen 2005–2006. Sommaren 2006 betalade Athletic Bilbao 6 miljoner euro för Martínez.[1] Han tog omgående en plats i Athletic Bilbao och spelade 35 ligamatcher och gjorde 3 mål under sin första säsong i klubben. Bilbao tog sig till final i Copa del Rey säsongen 2008–2009 men förlorade där mot Barcelona, Martínez spelade hela matchen.
Säsongen 2009–2010 blev hans målmässigt bästa i karriären då han gjorde sex mål på 34 ligamatcher. Efter säsongen fick han ta emot Don Balón Award som årets genombrott.
Landslagskarriär
Martínez spelade 14 matcher för Spaniens U21-landslag mellan 2007–2010 och deltog bland annat i U21-EM 2009. Den 20 maj 2010 blev han uttagen i Spaniens trupp till VM 2010 utan att ha spelat en enda match för det spanska seniorlandslaget.[2] Han debuterade i landslaget nio dagar senare då han kom in som avbytare i den 81:a minuten i en träningslandskamp mot Saudiarabien. Den 3 juni fick han starta en landskamp för första gången då han spelade de 80 första minuterna i en träningslandskamp mot Sydkorea. Han spelade sin första VM-match den 25 juni då han bytte av Xabi Alonso under de sista tjugo minuterna mot Chile i den sista gruppspelsmatchen.