Один из крупнейших современных композиторов и философов. Историк и теоретик музыки, сотрудничает со многими деятелями современного искусства, пишет музыку для кино и театра, преподает, в частности, в МГУ читает курс лекций «музыкальная антропология». Принадлежит к тому же кругу композиторов, что и Сильвестров и Пярт. Увлекался арт-роком, электронной музыкой, авангардом, минимализмом; в то же время фольклором, древней и средневековой музыкой. Занимался расшифровкой и реставрацией памятников древнерусского богослужебного пения, изучением древних певческих рукописей в ряде монастырей. Преподавал в Московской духовной академии.

Выпустил ряд монографий по богослужебному пению. Мартынову принадлежит ряд нетривиальных культурологических и философских концепций. Он провозгласил и тематизировал «время конца композиторов» и конца авторства вообще, конец эпохи слова. Это идея, сама по себе не новая, не имеет у него негативных коннотаций. Это скорее мысль не о конце, а о новом начале, принципиально новых возможностях. В частности, конец слова означает выход за пределы слова, к молчанию. Конец времени композиторов — не конец музыки. Если в своих книгах Мартынов развивает эту теорию, то его музыка должна быть живым ее подтверждением: «новая простота», создание не «опуса», а сакрального пространства, актуализация священного текста.