Народився 16 серпня 1950 року, у селі Ветли Любешівського району Волинської області.
1972 року закінчив Луцький державний педагогічний інститут ім.Л.Українки за спеціальністю вчитель історії та суспільствознавства. Кандидат історичних наук (1976).
1967-1968 рр. – лаборант Ветлівської середньої школи.
1972-й – вчитель історії у школі села Велика Глуша Любешівського району.
1975-1981 – аспірант, молодший, старший науковий співробітник Інституту суспільних наук Академії наук України. Після цього Мартинюк, член КПРС із 1970 року, пішов партійною лінією.
1981-88 р.р. - лектор, заступник завідувача Будинку політосвіти, заступник заввідділом пропаганди та агітації Львівського обкому Компартії України.
1988-1991 рр. – секретар Львівського міськкому КПУ, інструктор ідеологічного відділу ЦК КПУ, перший секретар Львівського міськкому КПУ.
1991-1994 рр., після заборони Компартії, - охоронець службових приміщень агрофірми "Україна" у Києві.
1991-го Мартинюк вступив до Соцпартії України, 1992-1993 рр. очолював редакцію центральної партійної газети Товариш.
1993 року, після легалізації Компартії України, відновив членство в КПУ і обійняв посаду головного редактора партійної газети Комуніст, на якому працював до 1997-го.
1995-го став членом президії та другим секретарем ЦК КПУ (другою людиною в партії після лідера Петра Симоненка).
1997-1998 р.р. – керівник центрального виборчого штабу КПУ.
1998-2002 рр. - народний депутат України ІІІ скликання від КПУ. З 1998-го – перший заступник голови Верховної Ради Олександра Ткаченка.
2002-2006 рр. – народний депутат України IV скликання від КПУ. З 2003-го – перший заступник спікера Верховної Ради Володимира Литвина.
2006-2007 рр. – народний депутат України V скликання від КПУ. Перший заступник голови Верховної Ради Олександра Мороза.
2007-2012 рр. – народний депутат України VI скликання від КПУ. Заступник голови фракції комуністів. 11 травня 2010 року був обраний на посаду першого віце-спікера парламенту замість регіонала Олександра Лавриновича, який пішов в уряд.
З грудня 2012 р. по листопад 2014 р. - народний депутат України VII скликання від КПУ (№8 у виборчому списку). Перший заступник голови фракції КПУ. Член комітету ВР з питань національної безпеки та оборони.
16 січня 2014 року голосував за "диктаторські закони" - пакет антидемократичних законів, які суттєво обмежували права громадян та свободу слова.
Кандидат історичних наук. Нагороджений орденом Ярослава Мудрого V ступеня (2005).
Дружина Валентина Пилипівна народилась 1956 року; у подружжя є дочка Наталія, 1979 року народження.
19.09.2014