Nach der Priesterweihe war Martorell zunächst von 1970 bis 1974 als Pfarrvikar tätig. Daneben erwarb er nach weiterführenden Studien an der Päpstlichen Katholischen Universität von Argentinien in Buenos Aires ein Lizenziat im Fach Fundamentaltheologie. Anschließend lehrte er Fundamentaltheologie am Priesterseminar in Córdoba (1975–1986) und fungierte als Generalökonom des Erzbistums Córdoba (1980–1987). Von 1986 bis 1992 war Martorell Pfarrer der PfarreiSanto Cristo in Córdoba, bevor er Pfarrer der Pfarrei Sagrado Corazón Eucarístico de Jesús in Córdoba wurde. Zudem war er von 1987 bis 1998 Generalvikar des Erzbistums Córdoba. Darüber hinaus wirkte er als Moderator der Kurie und als Richter am diözesanen Kirchengericht.[1]
Als Bischof widmete sich Martorell besonders dem Ausbau des katholischen Bildungswesens. So wurde auf seine Initiative hin in Puerto Iguazú eine Niederlassung der Katholischen Universität von Salta und das Instituto Terciario Sagrada Familia gegründet.[2]
Am 8. Mai 2020 nahm Papst Franziskus das von Marcelo Raúl Martorell aus Altersgründen vorgebrachte Rücktrittsgesuch an.[3] Martorell starb im Juni 2024 im Alter von 79 Jahren in Salta.[4]
