Сяргей Мартынаў нарадзіўся у г. Верая Маскоўскай вобласці. Праз некаторы час пасля нараджэння Сяргея сям’я Мартынавых пераехала ў Брэст. У шостым класе хлопчык стаў наведваць секцыю стральбы ў сваёй школе.

У 1988 г. ва ўзросце 20 гадоў спартсмен упершыню трапіў на Алімпійскія гульні. Да гэтага на працягу двух перадалімпійскіх гадоў Сяргей Мартынаў заваяваў пяць залатых узнагарод на юніёрскіх першынствах кантынента, а таксама «золата» і «бронзу» на Спартакіядзе СССР, таму быў у ліку фаварытаў спаборніцтваў. Аднак на першых для сябе Алімпійскіх гульнях спартсмен заняў толькі 14 месца.

На наступныя XXV летнія Алімпійскія гульні ў Барселоне Сяргей Мартынаў не трапіў. На XXVI летніх Алімпійскіх гульнях 1996 г. Мартынаў прыпыніўся ўсяго за некалькі крокаў ад п’едэстала. У 1997–2012 гг. спартсмен некалькі разоў паўтараў абсалютны сусветны рэкорд (600 ачкоў з 600 магчымых) у стральбе з малакалібернай вінтоўкі лежачы.

XXVII і XXVIII Алімпійскія гульні сталі паспяховымі для Сяргея Мартынава: у стральбе з малакалібернай вінтоўкі лежачы спартсмен двойчы станавіўся бронзавым прызёрам.

У 2008 г. на XXIX Алімпійскіх гульнях у Пекіне Сяргей Мартынаў заняў восьмае месца ў стральбе лежачы, і трыццаць чацвёртае ў трохбор’і.

На XXX летніх Алімпійскіх гульнях у Лондане 44-гадовы Сяргей Мартынаў паўтарыў свой сусветны рэкорд і набраў у кваліфікацыі 600 балаў з 600 магчымых. У фінале спаборніцтваў беларускі спартсмен выбіў 105,5 ачкоў і з сумай 705,5 стаў алімпійскім чэмпіёнам і сусветным рэкардсменам у стральбе з малакалібернай вінтоўкі.

На XXXI летніх Алімпійскіх гульнях ў Рыа-дэ-Жанейра заслужаны майстар спорту Беларусі Сяргей Анатольевіч Мартынаў выступаў у якасці трэнера беларускай зборнай па стральбе.

Даведка падрыхтавана на аснове матэрыялаў сайта Нацыянальнага алімпійскага камітэта Рэспублікі Беларусь у 2019 г.