Родился 20.01.1915 в селе Березняки ныне Смелянского района Черкасской области в семье крестьянина. Украинец. Образование неполное среднее. Жил и работал в городе Харьков.

В Советской Армии с 1933. Окончил Энгельсское военно-авиационное училище в 1940.

На фронтах Великой Отечественной войны с июня 1941.

Заместитель командира 187-го отдельного корректировочно-разведывательного авиационного полка 15-й воздушной армии (2-й Прибалтийский фронт) майор Мартыненко совершил 194 боевых вылета на корректировку артиллерийского огня, бомбардировку, штурмовку, воздушную разведку и фотографирование оборонительных и инженерных сооружений противника. В 14 воздушных боях сбил 4 самолета противника.

Погиб 27.10.1944.

Звание Героя Советского Союза присвоено 24.3.45 посмертно.

Награжден орденом Ленина, 4 орденами Красного Знамени, медалями.

Похоронен в городе Елгава Латвийской ССР. В селе Березняки установлена мемориальная доска.