W sezonie 2006 po raz drugi wywalczył mistrzostwo Paragwaju, docierając również do półfinału Copa Libertadores, a później był kluczowym piłkarzem ekipy Libertadu, która pod wodzą nowego trenera Rubéna Israela zdobyła trzy tytuły mistrzowskie z rzędu – w rozgrywkach 2007, Apertura 2008 i Clausura 2008.
Wiosną 2009 Martínez za sumę trzech milionów dolarów zasilił meksykański zespół CF Monterrey. W meksykańskiej Primera División zadebiutował 17 stycznia w wygranym 4:0 spotkaniu z Pueblą i już w pierwszej minucie tego meczu wpisał się na listę strzelców. Szybko został podstawowym piłkarzem ekipy prowadzonej przez Víctora Manuela Vuceticha i w jesiennym sezonie Apertura 2009 wywalczył z nią tytuł mistrza Meksyku. W styczniu 2010 triumfował w turnieju kwalifikacyjnym do Copa Libertadores – InterLidze, natomiast w rozgrywkach Apertura 2010 zdobył kolejny tytuł mistrzowski. Ponadto w 2011 roku triumfował z Monterrey w Lidze Mistrzów CONCACAF. Bezpośrednio po tym odszedł do zespołu Atlante FC z siedzibą w Cancún. Tam od razu wywalczył sobie pewne miejsce w wyjściowej jedenastce, zostając kluczowym graczem zespołu. Po upływie roku został mianowany kapitanem Atlante przez trenera Ricardo La Volpe, który jeszcze jako szkoleniowiec Monterrey stał za sprowadzeniem swojego podopiecznego do Meksyku.