Martucci fu tra i pochi autori italiani del suo tempo a non comporre opere teatrali, questo per evidente reazione al mondo musicale italiano dell'epoca, ancora orientato in modo quasi esclusivo verso il melodramma; ciononostante, Martucci fu tra gli artefici della prima esecuzione in Italia del Tristano e Isotta di Richard Wagner, avvenuta a Bologna nel 1888.
Il 25 maggio 1879 sposa Maria Colella alla quale aveva dedicato "Secondo Capriccio" (composizione: Napoli, 30 marzo 1872), "Prima barcarola" (composizione: 22 agosto 1874), "Sinfonia n. 1 in re minore" (composizione: Bologna, 1º gennaio 1889 - Castiglione dei Pepoli, luglio 1895) e "Sinfonia n. 2 in fa maggiore" (composizione: luglio 1899 - 11 settembre 1904). La donna rimasta vedova, ottenne una pensione annua di lire 3.000 nel 1910 (Legge 272 del 19 maggio 1910, pubblicata nella Gazzetta Ufficiale n. 129 di venerdì 3 giugno 1910).
Il suo stile compositivo risente soprattutto della musica romantica centroeuropea, con punti di riferimento principali in Brahms, Schumann e Wagner, ma ciò non gli impedì di sviluppare tematiche personali, più vicine alla cultura popolare italiana. In merito a tale dualismo (sinfonismo nordico e cantabilità latina), appare davvero paradigmatico il famoso Notturno in sol bemolle op. 70 (originariamente per pianoforte, poi orchestrato), nel quale è possibile ravvisare una cantabilità crepuscolare e sensuale (benché controllata), la quale - grazie anche al magnifico timbro degli archi - sembra preannunciare alcune celebri melodie di Mascagni, Puccini e Cilea, nonché certe atmosfere mahleriane.
La sua musica ha trovato uno strenuo sostenitore nel celebre direttore d'orchestra Arturo Toscanini, che spesso eseguì nei suoi programmi concertistici i lavori sinfonici di Martucci. Il compositore Gian Francesco Malipiero, inoltre, dichiarò che fu nella Seconda sinfonia di Martucci che riconobbe l'inizio del rinnovamento della musica non operistica italiana.
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