Martin Mortensen (Herning, Dinamarca, 5 de noviembre de 1984) es un ciclista danés que fue profesional entre 2007 y 2019.
Como amateur cosechó notables éxitos, incluyendo campeonatos nacionales contra el crono.
En 2007, pasó al profesionalismo de la mano del equipo Designa Køkken.
En 2011 fichó por el Leopard Trek y tras la fusión de este con el RadioShack, retornó al Vacansoleil-DCM en 2012.
En octubre de 2019 anunció su retirada como ciclista profesional tras no encontrar equipo para el año 2020.