Però la guerra tot ho estronca. Deixa a mitges els estudis que havia començat de perit industrial i, amb 21 anys, es presenta voluntari a l'expedició que pretén sense aconseguir-ho recuperar l'illa per la causa republicana. En tornar, ingressa a l'Escola de Guerra, de la qual en surt amb el grau de tinent d'artilleria, essent destinat al front d'Aragó, la destinació que li tocarà ocupar durant tota la guerra fins que la retirada és fa inevitable. Com milers de persones, abandona Catalunya direcció a França, on l'esperen els camps de concentració de Sant Cebrià de Rosselló i d'Agde. Però en Martínez i Vendrell no està disposat a acceptar la derrota com a definitiva i, abans de creuar la ratlla, anuncia als seus companys que "passi el que passi, quan al cim del Canigó no hi hagi neu, tornarem a casa".

Amb el propòsit de seguir lluitant per alliberar Catalunya del jou feixista en Martínez i Vendrell comença els contactes amb diferents grups catalanistes a l'exili (Nosaltres Sols, l'Estat Català i la Federació Nacional d'Estudiants de Catalunya) per tal de constituir el que en un primer moment anomenaran l'"organització" i que finalment esdevindrà el Front Nacional de Catalunya (FNC). Un dels interlocutors amb qui més ràpid va coincidir va ser amb en Daniel Cardona, militant destacat de Nosaltres Sols. A partir d'aquell moment, la seva funció havia de ser doble: per una banda, treballar conjuntament amb l'Estat francès en tasques d'informació, però, per sobre tot, estructurar l'organització patriòtica d'alliberament nacional.

El desenvolupament de la segona guerra mundial no és gens favorable als interessos dels que volien retornar a Catalunya les llibertats perdudes però això no fa defallir ni al Martínez Vendrell ni als seus companys. Ni tan sols la fi de la guerra i l'oblit de què és objecte la causa republicana fa abandonar els anhels de llibertat dels militants del FNC que adaptaran la seva estratègia que ja no pot ser de manteniment d'un cert enfrontament armat tot esperant el recolzament de les potències de la democràcia europea. Ara, el seu objectiu serà més modest però no menys important: mantenir viva la flama de la catalanitat a través d'accions públiques com ara la instal·lació de senyeres.

A finals dels seixanta, en Josep Maria Batista i Roca li proposa la creació d'una nova organització armada d'alliberament nacional i, al 1974, el Primer Congrés del FNC aprova la represa de la lluita armada. Martínez i Vendrell serà la persona encarregada de treballar en la creació de lorganització que havia de donar resposta al que es veia com una necessitat: l'Exèrcit Popular de Catalunya (EPOCA). De resultes de la seva participació a EPOCA, en Martínez Vendrell viurà els darrers anys de la seva vida o exiliat a Andorra o engarjolat a les presons espanyoles.