Martínez var en av verdens ti beste kvinnelige tennisspillere i single på 1990-tallet, som best var hun nummer 2 (1995) på rankingen. I løpet av sin tenniskarriere (1988–2006) vant hun 33 single- og 13 doubleturneringer. Hun har vunnet én Grand Slam-tittel, og deltatt i ytterligere fire Grand Slam-finaler.
I 1992, som tjueåring, spilte hun sin første Grand Slam-finale, double i French Open. Hennes største seier kom i Wimbledon i 1994 da hun møtte den nifoldige Wimbledonmesteren Martina Navrátilová i finalen. Martinez vant med 6-4, 3-6, 6-3 over den 37-årige Navratilova og tok sin første og eneste Grand Slam-tittel. Året etter var hun i semifinale i samtlige fire Grand Slam-turneringene, men hun tapte alle.