Военную карьеру начал Окончив в 1963 среднюю школу в Баку, там же поступил в Высшее командирское училище. Окончив высшее командирское училище, был направлен в Туркменский военный округ. Из Туркменского военного округа Мартиросяна перевели в ГДР, где он служил начальником штаба батальона, затем, в звании капитана, — командиром батальона. За отличную военную и политическую подготовку и безупречную службу группа Военного совета ГДР рекомендовала его в качестве перспективного командира продолжить учебу в Военной академии имени М. В. Фрунзе. Успешно окончив академию в звании майора, он получил назначение в Дальневосточный военный округ в качестве командира полка. Через два года Мартиросяну досрочно присвоили звание подполковника, и он получил новую должность — заместителя командующего дивизией. В той же должности он два года прослужил в Казахстане в качестве командира отряда по сбору урожая.
Окончив высшее командирское училищеВ течение этих двух лет руководимый Мартиросяном отряд неизменно занимал первое место, за что он был направлен в Туркменский военный округнагражден орденом «Знак Почета», оттуда его перевели в ГДР начальником штаба батальона, командиром батальонаПочетной грамотой Верховного Совета Казахстана и ценными подарками.
Затем служил Высоко оценив плодотворную работу и безупречную службу Мартиросяна, Дальневосточный военный совет в различных военных округах Советского Союзапорядке премии рекомендовал его на учебу в Военной академии Генерального штаба Вооруженных Сил СССР имени К. Е. Ворошилова. Окончив академию, М. назначается командиром 25-й мотострелковой дивизии имени В. И. Чапаева в Киевском военном округе и по сей день командует этой дивизией в украинском городе Лубны.
В феврале 1989 - ему было присвоено звание генерал-майора.