En 1863 se hizo reelegir manu militari para un segundo periodo en contra de La Constitución vigente.
Al estallar la guerra civil de 1854, se alistó en el ejército legitimista (conservador) y ascendió hasta llegar a convertirse en General y máximo jefe del Ejército del Septentrión.
Resistió las presiones de Estados Unidos para firmar un tratado sobre un futuro canal y firmó, en cambio, un tratado con Costa Rica para la canalización del Río San Juan, que no llegó a llevarse a efecto.
En 1863, a pesar de que la Constitución de 1858 lo prohibía expresamente, se hizo reelegir para un segundo mandato, lo que provocó la insurrección del liberal Máximo Jerez Tellería y del conservador Fernando Chamorro.
En realidad las intenciones de Martínez eran tomar el mando militar y reforzar su capacidad bélica en previsión a la guerra que se avecinaba.