لعب مارتينيز مع منتخب الأرجنتين تحت 21 سنة في بطولة بان أمريكا للشباب 2012 ، وكأس سلطان جوهور 2013 وكأس العالم للشباب 2013 قبل أن يبدأ لعب في الفريق الرئيسي في عام 2014 في ألعاب أمريكا الجنوبية 2014. فاز بالميدالية الذهبية في البطولة دي وسجل أربعة أهداف. كان كمان جزء من المنتخب الأرجنتيني اللي فاز بالميدالية البرونزية في كأس العالم 2014
، واللي كانت اول كأس عالميه له. في عام 2018 تم اختياره لكأس العالم 2018 ، حيث سجل هدفين في أربع مباريات. في يوليو 2019 ، تم اختياره في تشكيلة الأرجنتين للألعاب الأمريكية لعام 2019. فازوا بالميدالية الذهبية عن طريق هزيمة كندا 5<unk>2 في النهائي.