Professor titular da Universidade de São Paulo (USP), lotado no Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena), no campus de Piracicaba, Martinelli tem experiência na área de ecologia, com ênfase em dinâmica de ecossistemas tropicais utilizando isótopos estáveis como traçadores dos ciclos do carbono, nitrogênio e água. É mestre em Energia Nuclear na Agricultura e doutor em Solo e Nutrição de Plantas pela USP. Cursou pós-doutorado pela Universidade de Washington.