Родился в Москве. В 2014 году окончил МССМШ имени Гнесиных по специальности «Фортепиано» (класс Татьяны Воробьёвой), продолжил обучение на факультете исторического и современного исполнительского искусства Московской консерватории у Якова Кацнельсона (фортепиано), Ольги Мартыновой (клавесин), Алексея Любимова (хаммерклавир).

В 2021 году получил степень магистра как исполнитель на исторических разновидностях фортепиано в Амстердамской консерватории (класс Ольги Пащенко). 

Победитель II Международного конкурса клавесинистов имени А. Е. Майкапара (2024).

Выступал в залах Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Казани, Астрахани, Петрозаводска, а также в Амстердаме, Утрехте и Белостоке.

Сотрудничает с барочным оркестром Pratum Integrum, ансамблями L’esprit du Vent и Les Moscovites. 

В репертуаре Николая Мартынова — музыка различных жанров и эпох: партии бассо континуо в барочных кантатах и операх, произведения для солирующего клавесина, сонаты и трио Гайдна и Бетховена, редко исполняемые произведения для фортепиано Дусика, Гуммеля, Вебера, а также сольная и камерная музыка Мендельсона, Шумана, Брамса, Дебюсси, Рахманинова, отдельные произведения Денисова, Гласса, Лэнга, Хосокавы.