En 1948 fue nombrado subdirector de organismos internacionales por el canciller Miguel Urquilla.

Posteriormente fue delegado en las Naciones Unidas, donde defendió la autonomía del Tíbet frente a la invasión china.

[3]​ También presidió la Segunda Comisión de la Conferencia sobre los Fondos Marinos que preparaba la agenda para la Conferencia sobre Derecho del Mar.

En Centroamérica participó en varias gestiones que fomentaban la integración regional.

[4]​[5]​ Martínez Moreno presidió la Academia Salvadoreña de la Lengua por treinta y siete años, siendo relevado en el cargo por David Escobar Galindo en 2006.