Olympiske lege i 1988Rediger
Martinez vandt sammen med andre fremtidige Major Leaguers Jim Abbott og Robin Ventura en guldmedalje ved de olympiske sommerlege i Seoul, Sydkorea, i 1988. Det var syvende gang, at baseball var en del af de olympiske lege, og det var sidste år, at baseball var en demonstrationssport. I den sidste kamp slog Martinez to homers og scorede fire runs, og Abbott kastede en komplet kamp og førte USA til en sejr på 5-3.
Seattle Mariners (1990-1995)Rediger
Seattle Mariners udtog Martinez i 1988. Martinez begyndte sin karriere med at spille under Lou Piniella, som også var vokset op i West Tampa-kvarteret og kendte hans onkel og mor. Martinez havde flere middelmådige sæsoner, men brød igennem i 1995, hvor han kørte 111 runs, slog 31 homeruns og slog .293. Mariners vandt AL West og spillede i den første sæson af divisionsspillet efter sæsonen mod New York Yankees.
New York Yankees (1996-2001)Rediger
Efter den sæson købte New York Yankees Martinez sammen med Jeff Nelson og Jim Mecir for Sterling Hitchcock og Russ Davis. Inden handlen blev afsluttet, blev Martinez og Yankees enige om en kontraktforlængelse på fem år og 20,25 millioner dollars. Martinez afløste Don Mattingly som Yankees’ startende first baseman.
Martinez var med til at føre New York Yankees til World Series-mesterskaber i 1996, 1998, 1999 og 2000. Han vandt også Home Run Derby i 1997. Martinez slog to mindeværdige home runs som Yankee i World Series. Det første blev slået af Mark Langston i kamp 1 i serien i 1998. Yankees havde udlignet kampen tidligere i inningen med et Chuck Knoblauch 3-run home run. De følgende tre slagmænd kom på base, og Martinez kom til pladen. Efter at have taget en meget tæt bold 3 slog han en grand slam i det øverste dæk på en 3-2 count, hvilket gav Yankees en føring på fire løb. Den anden kom den 31. oktober 2001. Med to outs i den 9. inning og Yankees bagud med to runs, kom Martinez til pladen med en løber på pladen. Han slog et homerun til højre midt på Arizona Diamondbacks’ lukker Byung-hyun Kim. Denne bedrift blev gentaget den følgende aften af Scott Brosius. Yankees tabte dog kamp 6 og 7 og dermed serien.
Hans bedste sæson statistisk set kom i 1997, hvor han blev nummer to i American League i homeruns og RBI (med henholdsvis 44 og 141) og sluttede på andenpladsen i afstemningen om AL Most Valuable Player. Den 19. maj 1998 blev han ramt i den øverste del af ryggen af Baltimore Orioles-kasteren Armando Benítez, hvilket resulterede i et stort slagsmål mellem de to hold.
I World Series 2001 mødte Martinez’ Yankees Yankees op mod Arizona Diamondbacks. Serien gik til 7. kamp, som Arizona vandt, da Luis Gonzalez, Martinez’ bedste ven, slog en matchvindende single mod Yankees closer Mariano Rivera i slutningen af 9. inning. Gonzalez mindede senere om, at da han gik hjem for at tjekke sin telefonsvarer, var den første lykønskningsbesked fra Martinez.
I det meste af sin tid hos Yankees boede Martinez i Tenafly, New Jersey.
St. Louis Cardinals (2002-2003)Rediger
Efter sæsonen 2001, hvor Yankees valgte at skrive kontrakt med Jason Giambi, fortsatte Martinez med at spille for St. Louis Cardinals i to sæsoner, hvor han endnu en gang erstattede en aldrende legendarisk first baseman, Mark McGwire. Hans produktion i disse tre år faldt, og han gennemgik flere langvarige nedture.
Et af hans mest mindeværdige øjeblikke i denne tid hos Cardinals kom, da han vendte tilbage til Yankee Stadium under en serie i 2003. En følelsesladet Martinez blev drevet til tårer, da han gik på banen, da han fik stående bifald af Yankee-fansene, der værdsatte den afgørende rolle, han spillede under holdets sidste dynastiske periode. I den anden kamp i trekampsserien slog Martinez to homeruns mod den tidligere holdkammerat Andy Pettitte og fik begge gange et tordnende bifald. Yankee-fansene jublede ham til en curtain call, en sjælden begivenhed til ære for et gæsteholds spiller.
Tampa Bay Devil Rays (2004)Rediger
Efter 2003-sæsonen besluttede Cardinals at lade Albert Pujols skifte fra venstre felt til første base, og de byttede Martinez til Tampa Bay Devil Rays, hvor han blev genforenet med Lou Pinella. Martinez slog 23 homeruns, mens han fungerede som mentor for holdets mange unge spillere. Hans familie boede kun få minutter fra Tropicana Field, og han var populær blandt Devil Rays-fans.
Forud for de olympiske sommerlege i 2004 besluttede værtsnationen Grækenland, der forsøgte at øge sine chancer for at vinde en medalje, at sammensætte et hold af nordamerikanske baseballspillere af græsk oprindelse. Martinez, der havde nogle græske aner, blev kontaktet af den græske OL-holdleder, Rob Derksen, og blev bedt om at spille for værtsnationen. Martinez, sammen med MLB-spillerne Eric Karros og Aaron Miles, afslog tilbuddet, fordi kampene fandt sted midt i Major League Baseball-sæsonen.
Anden gang hos New York Yankees (2005)Rediger
Martinez vendte tilbage for en anden tur med Yankees i 2005-sæsonen. Fra den 7. maj 2005 til den 11. maj 2005 slog Martinez 5 homeruns i 5 kampe i træk, hvilket er én mere end hans tidligere rekord, der blev sat fra den 27. juni 2001 til den 1. juli 2001. Mens han blev holdt uden homer den 12. maj 2005, slog Martinez to homers den 15. maj, hvilket gav ham 8 HR i 8 kampe. Den 8. november 2005 afslog Yankees deres option på 3 millioner dollars på Martinez, hvilket gjorde ham til en free agent. Onsdag den 15. februar 2006 besluttede han officielt at afslutte sin karriere som spiller. Martinez bekræftede beslutningen i St. Petersburg Times og fortalte avisen, at han vil begynde sin tv-karriere hos ESPN. Martinez sagde, at tilbuddet fra ESPN gjorde hans beslutning om at trække sig tilbage meget lettere, da han ville arbejde på Baseball Tonight, lave noget radioarbejde og sende et par kampe.
I sin 16-årige Major League-karriere ramte Martinez .271 med 339 home runs og 1271 RBI. I løbet af sine syv år hos Yankees slog han 192 home runs og kørte 739 runs ind.