2. febrúar 2017 var tilkynnt að Martínez hefði skrifað undir fimm ára samning við St. Þann 2. apríl 2017 spilaði Martinez fyrsta byrjunarleik sinn í ferlinum, þar sem hann spilaði gegn verðandi heimsmeistara.
Chicago Cubs á Busch leikvanginum. Hann kom tíu út og leyfði engar gönguferðir og sex högg í umferđinni. Hann hlaut enga ákvörðun þegar Randal Grichuk sló af stað frá grunnum í neðri hluta níundu. Á Yankee Stadium þann 15. apríl sló Martínez út 11 slá og labbaði átta, og varð sá fyrsti til að skrá bæði þessi merki í sama leik síðan Randy Johnson árið 1993. Martínez kláraði innings í 3-2 tap gegn New York. Þann 10. júní gaf Martinez bæði sinn fyrsta leik í ferlinum og lokaði á meðan hann leyfði fjórar höggum þegar Cardinals sigruðu Philadelphia Phillies 7<unk>0.