Родился 22 сентября 1922 года в городе Ленинграде (ныне Санкт-Петербург). В 1940 году поступил в Ленинградский аэроклуб. С апреля 1941 года в рядах Красной Армии, окончил Батайскую военную авиационную школу пилотов.

С 23 сентября 1942 года сержант М. М. Мартынов на фронтах Великой Отечественной войны в составе 3-го Гвардейского ИАП, летал на Ла-5. Дважды ранен: в июне и ноябре 1943 года. Начал войну младшим лётчиком, закончил - командиром звена. Участвовал в боевых действиях на Калининском, Сталинградском, Южном, Юго-Западном, Северо-Кавказском, Воронежском, 1-м Украинском, 4-м Украинском фронтах. В конце войны участвовал в Моравско-Остравской наступательной операции (на территории Чехословакии).

В ноябре 1943 года в воздушном бою, происходящем над территорией противника, самолёт младшего лейтенанта М. М. Мартынова был сбит. Несмотря на полученное ранение лётчик сумел выпрыгнуть с парашютом из горящей машины и перейти через линию фронта в расположение частей советской армии.

К 9 мая 1945 года командир звена 3-го Гвардейского истребительного авиационного полка (15-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 10-й истребительный авиационный корпус, 8-я Воздушная армия, 4-й Украинский фронт) Гвардии старший лейтенант М. М. Мартынов выполнил 267 боевых вылетов, провёл 49 воздушных боёв, в которых сбил лично 12 и в составе группы 4 самолёта противника.

После окончания войны продолжил службу в ВВС СССР. Летал на реактивных самолётах МиГ-9 и МиГ-15. В 1949-1953 годах, в качестве лётчика-инструктора, выезжал в командировки в КНР, для подготовки китайских лётчиков. В 1953 году присвоена классификация "Военный лётчик 1-го класса", служил в 16-й Гвардейской ИАД (на территории ГДР) в должности лётчика-инспектора по технике пилотирования. В 1956 году прошёл обучение на Центральных лётно-тактических курсах усовершенствования офицерского состава, назначен заместителем командира авиаполка по лётной подготовке. С 1957 году командовал 20-м Гвардейским ИАП (находился в ГДР). С августа 1960 года Гвардии полковник М. М. Мартынов - в запасе. Умер 17 августа 1998 года. Похоронен в Санкт-Петербурге, на Серафимовском мемориальном кладбище.

Награждён орденами: Красного Знамени (12.05.1944, 17.05.1945, ...), Отечественной войны 1-й степени (02.09.1943, 11.03.1985), Красной Звезды (08.02.1943, ...); медалями: "За боевые заслуги", "За оборону Сталинграда", "За оборону Кавказа", "За победу в Великой Отечественной Войне над Германией", "За храбрость перед врагом" (Чехословакия), "Китайско-Советской дружбы" (КНР).

Список известных воздушных побед М. М. Мартынова:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
07.12.1942	1  Ю-52	Алексеевка	Ла-5
11.12.1942	1  Ме-109	Басаргино
20.01.1943	1  Ю-88  (в гр. 1/5)	Зелёная Роща
	1  Ю-88  (в гр. 1/5)	Алитуб
22.01.1943	1  Ю-88	р-н Сталинграда
	1  ФВ-189  (в паре)
04.08.1943	1  Ме-109	Долбино
13.08.1943	1  Ю-87	Богодухов
	1  Ме-109	севернее Максимовка
18.08.1943	1  Ю-87	Ахтырка
21.08.1943	1  Хе-111	Каплуновка
06.10.1943	1  ФВ-190  (в паре)	Губин
22.10.1943	1  Ме-109	Ромашки - Дудари
06.11.1943	1  ФВ-190	Жуляны
09.10.1944	1  ФВ-190	Воловец
22.12.1944	1  ФВ-190	Богдановце
Всего сбитых самолётов - 12 + 4;  боевых вылетов - 267;  воздушных боёв - 49.

Из фотоматериалов военных лет:

Этапы большого пути...

Статья о боевом пути 3-го Гвардейского ИАП.