Seguidamente se dedicó con más atención al teatro: en 1901 creó la Compagnia Drammatica Siciliana, de la cual forman parte actores como Giovanni Grasso, Virginia Balistrieri, Giacinta Pezzana y Totò Majorana, con la intención de dar a conocer a nivel nacional el teatro dialectal en siciliano: en abril de 1903 llegaron a estrenar con éxito en Milán.
Entre 1907 y 1908 se convierte en director de la compañía capitaneada por Angelo Musco, con quien instaura una provechosa colaboración artística, tanto lanzando autores nuevos (Rosso di San Secondo, con su obra Madre de 1908) como con muchas comedias escritas por Martoglio, de las cuales las más conocidas son San Giovanni decollato (1908) y L'aria del continente (1910).
En 1910 fundó en Roma la estructura estable del primer «Teatro Mínimo", cerca del Teatro Metastasio, cuidando la dirección de numerosas obras únicas del repertorio italiano y extranjero y sobre todo animando y llevando a escena las primeras obras teatrales de Luigi Pirandello, ya famoso como novelista y escritor (Lumie di Sicilia y La morsa, ambas de 1913).
Su fama se mantiene prácticamente intacta hasta los años 30, con muchas de sus comedias adaptadas al cine sonoro.
Sus hijas, Vincenza y Angela, crearon un fondo en el que se han conservado todos sus manuscritos.