В нынешнем сезоне Мартемьянов возглавлял хабаровский "Амур". Он покинул пост в конце октября 2024 года. В прошлом сезоне тренер вывел этот клуб в плей-офф, но команда уступила уже в первом раунде.
Ранее он также работал в "Автомобилисте" и "Сибири". С клубом из Екатеринбурга специалист дошел до 1/4 финала Кубка Гагарина в сезоне-2018/2019. "Сибирь" под его руководством дважды выходила в плей-офф.
В начале 2025 года Мартемьянов рассказывал, что не собирается завершать тренерскую карьеру и после окончания сезона рассмотрит предложения.
За свою игровую карьеру Мартемьянов становился чемпионом мира среди молодежных сборных. Он выступал за "Автомобилист", ЦСКА, "Металлург" и ЦСК ВВС. Также провел несколько сезонов за границей в словенской "Олимпии" и немецких "Кельнере Хайе" и "Ратингене".