[2] Desde ese momento, y durante varios años, se pierde su rastro.
Es posible que, indispuesto con sus compañeros de oficio y con los mecenas florentinos, se trasladase a Roma, hipótesis que no se basa en datos documentales sino en las sugerencias caravaggescas —pero no tanto del maestro como de sus seguidores- que se señalan en la primera de sus obras conocida: el Milagro de la mula, pintado en 1632 para la iglesia de San Francisco de Pescia, obra firmada IO.es MARTINELLIIUS FLOREN.
La composición, sin embargo, deriva todavía de la tela homónima del Cigoli en Cortona, mientras que el estudio de la luz parece tomado de los florentinos Filippo Tarchiani y Anastasio Fontebuoni, bien conocidos por Martinelli, que en Roma, algunos años atrás, se habían mostrado especialmente sensibles a la transformación operada por Caravaggio en el clasicismo de Orazio Gentileschi.
En 1636 se inscribió en la Academia del Dibujo de Florencia.
De esos años son diversas alegorías protagonizadas por delicadas figuras femeninas y algunas pinturas con el tema de la Muerte presentándose a los invitados, motivo didáctico de carácter moral que advierte sobre la vanidad de los bienes terrenos.