Martens anotó el primer gol en la Eredivisie ante el propio SC Heerenveen, a través de un penalti.

Su primer gol en la competición continental llegó en el partido de vuelta, donde convirtió un penal para poner al Estándar 4-3 arriba, sin embargo, cayeron finalmente por un 4-5 global.

[10]​[11]​ Juega su primer partido como azulgrana el 3 de septiembre en la victoria por 9-0 contra el Zaragoza C. F. F..[12]​ Consigue anotar su primer gol ante el Santa Teresa el 30 de septiembre, cuyo partido acabaría en goleada por 10-0.

[13]​ Durante la temporada Lieke demostró buenas participaciones que la hicieron parte importante del once inicial culé marando 11 goles en 29 partidos, este equipo conseguiría alzarse con la Copa de la Reina en junio de 2018 al imponerse en la final ante el Atlético de Madrid por 1-0 en la prórroga.

[22]​ Lieke comenzó a participar con la Selección de Países Bajos desde una temprana edad, pasando por todas sus categorías inferiores sub-15, sub-16, sub-17 y sub-19.

Tan solo 15 segundos después, anotó un gol de cabezazo para poner a las neerlandesas 2-0 arriba.

[26]​ Martens el torneo como la máxima goleadora, empatada a cuatro goles con alemana Turid Knaak.

[31]​ Las holandesas participaron en el Grupo B junto a las selecciones de Alemania, Noruega e Islandia; quienes eventualmente acabarían como campeonas y semifinalistas del torneo.

Martens jugó en todos los encuentros de la fase de grupos,[32]​[33]​ fase en la cual serían eliminadas debido a un mal torneo del equipo que solo consiguió un punto en el empate ante Alemania que resultó sin goles.

[40]​ Más adelante en la fase de grupos, las holandesas caerían ante China y empataron 1-1 ante Canadá, pero aun así consiguieron avanzar a los octavos de final entre los mejores terceros lugares.

Lieke volvería a un torneo internacional con Holanda en la Eurocopa de la UEFA 2017, en donde actuaban como las anfitrionas.

En su primer partido del torneo frente a Noruega, Martens realiza la asistencia para el gol de Shanice van de Sanden que permitiría la victoria naranja, cuya actuación le daría a Lieke su primer premio como MVP del encuentro.

En los cuartos de final enfrentarían a Suecia, subcampeona del Grupo B, y Martens abrió el marcador con un tiro libre bajo, y además, jugó un papel decisivo en el segundo tanto, que conseguiría la victoria por 2-0.

[46]​ En las semifinales contra Inglaterra, Martens jugó de titular y condujo a un gol en propia meta en el minuto 93.

[48]​ Su participación en el torneo, que incluyó 3 goles y 2 asistencias en seis partidos, llevó a Martens a ser incluida en el Equipo Ideal del torneo,[49]​ junto con ganar la Bota de Bronce y ser la mejor jugadora del campeonato.