Marthinsen har tidligere vært leder av Grorud AUF, styremedlem i Attac Norge og nestleder i AUF i Oslo, samt varamedlem av AUFs landsstyre (2000–2001). Fra 2005 til 2011 var Marthinsen leder av Den Socialdemokratiske Forening.
I 2018 studerte Marthinsen forsvar, sikkerhet og krisehåndtering ved Forsvarets høyskole.
Sammen med Maria Walberg er hun forfatter av boka Rødt lys – Det store skatteranet og hvordan vi kan stoppe det, som kom ut på Cappelen Damm i august 2019. Hennes første skjønnlitterære bok Selveiersanger kom ut på Aschehoug forlag i september 2021.[6]
Fra høsten 2022 er hun direktør i Finans Norge.[7][8][9] Marthinsen er også styreleder for forskningskonsernet Norce.[10]