Su padre aconsejado por sus maestros, decidió que realizara estudios artísticos en Madrid.

[1]​ En 1915 obtuvo la segunda medalla en la Exposición Nacional de Bellas Artes con un cuadro titulado La plaza del Feudo y en 1924 la primera con su obra Las nieves del Cirbunal.

Se mantuvo activo hasta 1955 en que hubo de renunciar a la pintura como consecuencia de un accidente cerebrovascular que le ocasionó una hemiplejia.

Se le conoció como "El pintor de Gredos" por la repetida y entusiasta plasmación en sus cuadros de las cumbres, majadas y valles de esta sierra.

Su hijo Rafael Martínez Díaz (1915-1991) fue también un pintor reconocido.