Entró en el servicio diplomático de la Santa Sede en 1962 y trabajó en las nunciaturas de Nicaragua, Filipinas, Líbano, Canadá y Brasil.
Entre 1970 y 1975 el cardenal Martino sirve en la Secretaría de Estado.
En 1986 fue nombrado Observador Permanente de la Santa Sede ante las Naciones Unidas en Nueva York.
En 1991 fundó la Fundación Path to Peace[2] para promover la misión de la Santa Sede en la ONU.
Por lo tanto, el cardenal Martino fue nombrado Presidente del Consejo Pontificio para la Pastoral de los Emigrantes e Itinerantes.