Начал заниматься футболом в родном городе Виннице. Затем учился во львовском училище физической культуры, где тренером был Олег Родин[2]. Воспитанник СДЮШОР «Карпаты».
В чемпионате Украины дебютировал 19 ноября 2006 года в матче «Черноморец» — «Карпаты» (1:0)[3], в том матче он вышел на замену на 84 минуте заменив Олега Женюха. До конца второй половины сезона 2012/13 играл на правах аренды за киевский «Арсенал».[4] Дебютировал в первом же матче весенней части сезона в игре против днепропетровского «Днепра». В январе 2015 года разорвал контракт с «Карпатами» и покинул команду в статусе свободного агента[5].
29 июля 2005 года дебютировал в составе юношескую сборной Украины до 17 лет в матче против Польши. За сборную до 17 лет провел 9 матчей. На одном из молодёжных предсезонных турниров Мартынюк стал лучшим игроком «Кубок Атлантики», это была 15-килограммовая статуэтка футболиста с мячом[6].