Sa Hunyo 16, 2021, si Martens ginganlan nga usa sa 18 nga mga magdudula sa una nga koponan sa Netherlands sa 2020 Olympics, ang una nga torneyo sa Olympics sa mga babaye sa Netherland. Sa unang duwa sa grupo nga hugna, Martens miiskor sa iyang ika-50 nga nasyonal nga team goal batok sa Zambia. Martens miiskor sa lain nga sa maong duwa uban sa katapusan nga resulta nga Zambia 3 <unk> 10 Netherlands, ang labing taas nga scoring sa mga babaye sa football duwa sa Olympics kasaysayan. Sa ikatulo ug katapusang dula sa grupo sa Netherlands, si Martens miiskor og laing duha ka mga tumong batok sa China samtang ang Dutch miuswag ngadto sa quarterfinals sa torneyo. Nag-atubang sila sa ilang 2019 Women's World Cup Final
ang mga kaatbang sa Tinipong Bansa, diin si Martens nakalimtan ug penalty sa ika-81ng minuto ug ang mga Olandes napildi human sa penalty shootout human sa usa ka yugto sa dugang panahon.