มาร์ติเนซ เคยเล่นให้ทีมรุ่นอายุไม่เกิน 20 ปีของ อาร์เจนตินา 4 นัดเมื่อช่วงปี 2017 ก่อนจะได้ลงสนามให้ทีมรุ่นอายุไม่เกิน 23 ปี 1 หนในช่วงปี 2019 ซึ่งสุดท้ายในปีเดียวกันนั้นเขาได้รับโอกาสประเดิมสนามกับทีมชุดใหญ่ของ “ฟ้า-ขาว” ด้วย โดยเกิดขึ้นในเกมอุ่นเครื่องที่ อาร์เจนตินา แพ้ เวเนซูเอล่า 1-3 เมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2019 ในเวลาต่อมา มาร์ติเนซ ขยับขึ้นมาเล่นชุดใหญ่แบบเต็มตัวและได้เป็นหนึ่งในขุนพลของ อาร์เจนตินา ชุดที่ได้แชมป์ โคปา อเมริกา 2021 รวมทั้งอยู่ในทีมชุดที่ได้แชมป์ ฟินาลิสซิม่า หรือรายการพิเศษที่เอาแชมป์ทวีปยุโรป พบ แชมป์ทวีปอเมริกาใต้ เมื่อช่วงปี 2022 ด้วย โดยเกมนั้น อาร์เจนตินา เอาชนะ อิตาลี ไปได้ 3-0 เพียงแต่วันนั้น มาร์ติเนซ ไม่ได้ลงสนามแต่อย่างใด และล่าสุดมีชื่ออยู่ในทีมชุดลุยศึกฟุตบอลโลก 2022 รอบสุดท้ายที่กาตาร์ด้วย