أكمل الجملة التالية: لعب مارتينيز مع منتخب الأرجنتين تحت 21 عاما في بطولة أمريكا الشبابية لعام 2012، وكأس سلطان جوهور لعام 2013 وكأس العالم للشباب لعام 2013 قبل أن يقدم لأول مرة في الفريق الرئيسي في عام 2014 في ألعاب أمريكا الجنوبية لعام 2014. فاز بالميدالية الذهبية في تلك البطولة وسجل أربعة أهداف. كان ايضا جزء من الفريق الأرجنتيني الذي فاز بالميدالية البرونزية في
كأس العالم 2014، كانت اول كأس عالم له. في عام 2018 تم اختياره لكأس العالم 2018، حيث سجل هدفين في أربع مباريات. في يوليو 2019، تم اختياره في تشكيلة الأرجنتين لألعاب بان أمريكا 2019. فازوا بالميدالية الذهبية بعد هزيمتهم على كندا 5×2 في النهائي.