Mauro Martini begann seine Karriere 1985 in der italienischen Formel-3-Meisterschaft und feierte 1987 auf einem Dallara 387 seinen ersten Laufsieg in dieser Rennserie. Auch 1988 war er in dieser Rennserie engagiert, bestritt im selben Jahr aber auch alle Rennen im europäischen Formel-3-Cup. In beiden Meisterschaften erreichte Martini Ende des Jahres den zweiten Rang in der Gesamtwertung. 1989 stieg er in die japanische Formel-3000-Meisterschaft ein, in der er bis 1996 aktiv blieb. 1990 wurde er dort Gesamtdritter.