Martinez a remporté un César pour son rôle dans Un, deux, trois, soleil (1993).
En 1995, il joue le rôle principal dans Le Hussard sur le Toit de Jean-Paul Rappeneau, film d'époque dans lequel il joue aux côtés de Juliette Binoche dans le rôle d'un gentilhomme italien.
Le film a été salué comme le film français le plus cher de l'époque, mais n'a pas atteint son budget de 35 millions de dollars.
En 1996/7, il joue dans la comédie romantique My Man (Mon Homme) de Bertrand Blier avec Anouk Grinberg, Gérard Lanvin et Valeria Bruni Tedeschi.
Plus tard en 1997, il a joué un rôle principal dans le drame de Bigas Luna La Femme de chambre du Titanic aux côtés de Romane Bohringer, qui se déroule à l'époque du naufrage du Titanic en 1912.
Martinez dépeint un ouvrier de fonderie français qui gagne un concours d'homme fort et le prix d'un voyage pour voir le voyage inaugural du malheureux Titanic qui s'en va pour la première fois.
Le film a été bien accueilli ; Mick LaSelle du San Francisco Chronicle a fait l'éloge de ce qu'il considérait comme un rare portrait honnête de Martinez.