El técnico de Campanas sustituyó a Zabalza en Primera, salvó dos veces al equipo del descenso a Segunda B y logró un ascenso.
Como técnico, se estrenó en las categorías inferiores de Osasuna, a cuyo primer equipo y al filial ha dirigido en varias ocasiones. Su primera experiencia al frente del primer equipo fue en diciembre de 1993 al sustituir a Pedro mari Zabalza en Primera división, aunque no pudo evitar el descenso a Segunda. Al año siguiente, regresó al filial rojillo.
En su larga etapa destaca el denominado "Milagro de Martín" en 1997. En mayo de ese año sustituye a Miguel Sola a falta de cinco partidos con el equipo casi descendido a la Segunda división B. Consiguió la victoria en los cuatro siguientes partidos y aún le sobró el quinto en Eíbar. Cambió las alineaciones y decidió que jugaran chavales de la cantera que él conocía del equipo filial.
Continuaría al frente de Osasuna en las dos siguientes temporadas en segunda división (97-98 y 98-99), obteniendo el 15º y el 13º puesto en la clasificación, con unas muy buenas primeras vueltas y un fuerte bajón en las segundas vueltas.
Además de al equipo rojillo, Martín también dirigió en su carrera como entrenador al Leganés (en dos etapas, con la famosa patada al balón ante Sabino que evitó un contrataque del Badajóz muy comentado)), Burgos, Tarrasa (sacándolo del descenso y llevándolo al 12º puesto), Xerez (pasando de 11º a 8º en la segunda vuelta) y Numancia (fue destituido tras 15 jornadas, cuando el equipo era 17º).1
En 2006, volvió a Navarra para entrenar al filial de Osasuna hasta que fue despedido en marzo de 2008. En noviembre de 2012, la Junta Directiva de Osasuna lo confirmó como nuevo Director del Fútbol base de la entidad navarra. Posteriormente entró a formar parte de la secretaría técnica del club.
El 5 de mayo de 2015, vuelve al banquillo de Osasuna tras la destitución de José Manuel Mateo con el objetivo de lograr la permanencia a falta de seis partidos. Logra dos victorias, tres empates y una derrota que fueron suficientes para eludir el descenso en la última jornada disputada en Sabadell (2-2) y es renovado por una temporada.
La campaña siguiente, 2015-16 consigue el ascenso a la Primera división cuando el objetivo inicial era a permanencia. Los rojillos terminan sextos y eliminan en el play off de ascenso al Nastic y al Girona de manera brillante logrando un ascenso totalmente inesperado.
En la actual campaña en Primera, 2016-17, no se han cumplido las previsiones. El equipo es penúltimo después de once jornadas con una sola victoria, y lo que es peor, sin ganar en el Sadar después de seis partidos donde solo ha obtenido dos empates. La derrota ante el Alavés (0-1) ha precipitado el relevo en el banquillo.
