Выпускник
Павловского военного училища (
1882). C
1908 по
1916 годы — старший член Войскового правления Уральского казачьего войска. В 1916 году Мартынову присвоено звание генерал-майора. В марте
1917 года после восстановления выборности атаманов — избран
Войсковым атаманом Уральского казачьего войска. На том же Войсковом съезде было принято решение вернуть войску имя Яицкого, а
Уральску — Яицк, но переименование не прижилось. В мае 1917 года выборность атаманов была отменена, но в 29 октября того же года на войсковом съезде Мартынов вновь выбран атаманом и председателем Войскового правления. В январе
1918 года Мартынов подал в отставку из-за произошедших в Уральске беспорядков с участием возвращавшихся с фронта казачьих частей, приведших к человеческим жертвам.