Martensová byla vybrána do finálového týmu na mistrovství světa ve Francii v roce 2019, a to navzdory tomu, že měla zranění na velkém palci na noze. Obě holandské góly vstřelila v vítězství 2:1 nad Japonskem v šestnáctinovém kole, druhý z kontroverzního trestného trestu uděleného VAR. Když oslavovala v poslední minutě vítězství proti Japonsku, spoluhráčka Jill Roordová šlapala na její nohu a zhoršila si zranění prstu. Martens netrénoval před nadcházejícím čtvrtfinálovým zápasem Nizozemska proti Itálii. Navzdory zhoršujícímu se zranění začala proti Itálii a hrála všech 90 minut zápasu, který skončil Itálii 0<unk>2 Nizozemsku. V následujícím semifinálním zápase Nizozemska proti Švédsku začala, ale byla nahrazena kvůli bolesti, kterou cítila na prstu od začátku zápasu. Díky gólu v prodloužení od Jackie Groenenové se Holanďané dostali do svého prvního finále mistrovství světa žen.
proti Spojeným státům. Martens trénoval odděleně od zbytku holandského týmu před finálem a zahájení finále mělo být "rozhodnutím o herním dni", protože manažerka Sarina Wiegmanová nebyla o vývoji Martenova zranění příliš přesvědčená. Martensová začala finále mistrovství světa v roce 2019 bez ohledu na to, ale měla těžkou head-to-head srážku s obráncem Spojených států Kelley O'Hara, která způsobila, že oba byli na hřišti několik minut. Martensová pokračovala ve hře do druhého poločasu, ale poté, co Nizozemsko připustilo dva góly během deseti minut, byla v 70. minutě vystřídána za Jill Roordovou. Hráli jsme na plný čas a Holanďané prohráli finále 2:0.