Martens kreeg zijn eerste schilderlessen van de historieschilder Nicolaas Pieneman. Zijn werk omvat naast landschappen en kerkinterieurs ook  genrestukken en portretten. Martens maakte een studiereis naar Berlijn en woonde lange tijd in Rome waar hij lid was van de kunstenaarsvereniging Gli Acquerellisti. Hij bekwaamde zich in het zogenaamde ‘Italienne’ genre, ontstaan vanuit de grote vraag in die tijd naar figuurstukken van Italiaanse schonen, vaak in klederdracht.