Surgió de las inferiores de San Lorenzo. El 11 de noviembre de 2011, Martínez fue convocado con el equipo de primera división de San Lorenzo para jugar su primer partido en primera división ante All Boys. Martínez debutó realizando una gran tarea por el lateral derecho, a pesar de la derrota de su equipo por un gol a cero.
En el año 2012, al hacerse cargo del plantel de San Lorenzo el director técnico Caruso Lombardi, éste confirma a Martínez que no lo tendría en cuenta para disputar la segunda parte del campeonato y le recomendó que se buscara continuidad en otra institución. En ese momento surgió la propuesta de Walter Perazzo, que lo conocía por las selecciones nacionales juveniles, de contar con sus servicios para de armar un equipo competitivo en Olimpo de Bahía Blanca con la mayoría de juveniles que habían jugado en selecciones nacionales juveniles, aceptando la propuesta, San Lorenzo lo cede a préstamo por un año sin opción de compra, en un trueque en el que también fueron transferidos Nereo Champagne y Nahuel Benítez.
Al finalizar el préstamo Juan Antonio Pizzi no le da a Nahuel la oportunidad de probar en el plantel de primera. En enero de 2016 fue transferido nuevamente a préstamo a Arsenal de Sarandí.
Chacarita
Riestra
Gimnasia (J)
Atl. Rafaela
