Родился в 1797 году, образование получил в Финляндском кадетском корпусе, из которого в 1817 году был выпущен в Свиту по квартирмейстерской части (будущий Генеральный штаб). В 1828—1829 годах принимал участие в военных действиях против турок на Дунае.
Произведённый в 1836 году в полковники, Мартинау в следующем году получил в командование Невский морской полк.
В 1846 году Мартинау был произведён в генерал-майоры, 26 ноября 1847 года за беспорочную выслугу был награждён орденом св. Георгия 4-й степени (№ 7729 по кавалерскому списку Григоровича—Степанова) и в начале 1850-х годов получил назначение на должность начальника штаба 4-го пехотного корпуса.
Во время Крымской войны Мартинау находился в Севастополе, где начальствовал 12-й пехотной дивизией. В 1855 году получил чин генерал-лейтенанта, с 25 мая по 26 июня командовал правой частью оборонительной линии Севастополя, а 21 августа назначен командующим войсками на Корабельной стороне. При отражении одного из последних штурмов ему вражеским ядром оторвало левую руку. 24 ноября 1855 года Мартинау был награждён золотой шпагой с надписью «За храбрость» и бриллиантовыми украшениями.
По излечении Мартинау состоял при Генеральном штабе, но в связи с последствиями тяжёлой раны не мог продолжать военную службу и в ноябре 1862 годы вынужден был выйти в отставку. Среди прочих наград он имел ордена св. Станислава 1-й степени, св. Анны 1-й степени, св. Владимира 2-й степени и Белого орла.
Скончался Мартинау в 1863 году.