L'activitat de Martinell com a historiador de l'arquitectura va ser molt notable. Amb el moviment noucentista, la historiografia va adquirir a Catalunya un caràcter d'europeisme i universalitat que seria la tònica que il·luminaria els treballs d'investigació dels nous historiadors, hereus directes de la tasca realitzada pels intel·lectuals i estudiosos de la Renaixença. Cal recordar, per exemple, que Domènech i Montaner va elaborar una història de l'art català, que Puig i Cadafalch estava treballant en la seva obra de l'arquitectura romànica de Catalunya i que Carreras Candi ho feia en la seva geografia general de Catalunya.

Els temes als quals Martinell va prestar més dedicació i estudi van ser l'arquitectura medieval catalana, l'arquitectura i escultura barroques, també de Catalunya, i la personalitat i l'obra de l'arquitecte Gaudí. Els dos primers grups van tenir unes motivacions que s'emmarquen dins de la filosofia i l'actitud dels noucentistes, per tal com a través de l'estudi es perseguia l'objectiu de donar a conèixer i divulgar un passat històric de Catalunya poc conegut arreu. Ara bé, si en l'estudi de la Catalunya medieval són nombrosos els investigadors que hi treballen, en canvi, només Martinell emprèn amb entusiasme l'estudi de l'art barroc català, tan ple de llacunes històriques fins que veuen la llum les seves publicacions. Tanmateix, les seves investigacions sobre l'arquitecte Antoni Gaudí parteixen de motivacions ben diverses, extranoucentistes: al principi, l'admiració personal cap a qui considera "el seu mestre"; i més tard, quan la investigació sobre Gaudí es converteix en polèmica i controvèrsia, la posició de Martinell es tradueix en un intent aclaridor i conciliador d'aspectes històrics, arquitectònics i constructius, relacionats amb la figura de Gaudí i la seva obra, però sense arribar a manipular, en benefici d'una política concreta, l'autèntica i única significació arquitectònica del mestre de Reus. Amb aquesta finalitat Martinell va fundar, el 1952, l'entitat Amics de Gaudí, i el 1958, quan ja tenia setanta anys, el Centre d'Estudis Gaudinistes, que es va dedicar a difondre Gaudí i la seva obra a través de publicacions, celebració de jornades d'estudis gaudinians, exposicions, conferències, etc. Tota aquesta activitat va culminar amb l'edició del seu llibre Gaudí. Su vida, su teoría, su obra (Col·legi d'Arquitectes de Catalunya i Balears, 1967).

Un altre aspecte que va conrear Martinell, i que és complementari de la tasca d'historiador, va ser la tasca de divulgació, comuna també als apòstols del Noucentisme. Martinell no es va conformar amb la investigació i l'erudició, i va passar del llibre o separata especialitzada al fullet o diari. No es tractava només de fer cultura, sinó de culturitzar un poble renaixent. És en funció d'aquesta idea que treballa, primer a ValIs i més tard en altres punts de Catalunya, celebrant conferències, en les quals tracta temes tan significatius com La influència social de l'educació estètica, Necessitat d'una escola de formació professional a Valls, Dignitat i bellesa del treball, etc.

Entre 1932 i 1935 va ocupar el càrrec de degà-president del Col·legi d'Arquitectes de Catalunya i Balears (i també el de vice-president del Consell Superior de Col·legis d'Arquitectes d'Espanya). Com a representant d'aquesta institució va participar, el 1933, en el Primer Congrés Municipalista Català, organitzat per la Federació de Municipis Catalans, on va presentar la ponència Actuació de l'arquitecte als pobles i petites viles, a través de la qual defensava la presència del tècnic per modernitzar els serveis de les poblacions, per elaborar ordenances municipals, per assessorar en tots els temes relacionats amb la construcció, per representar, des del punt de vista tècnic, els municipis, i per inventariar els elements arqueològics existents en les seves demarcacions. La mateixa intenció pedagògica i social era latent en la seva arquitectura agrària, que va quedar reflectida en un article seu, on hi deia: "La vista constant d'una cosa bella educa i ennobleix l'esperit, i aquest fenomen deu procurar-se que es realitzi en major grau entre aquells que no poden dedicar-hi temps... Cal estimular els obrers fent una mena de lloc de consulta de recursos constructius perquè trobin allà solucions modernes amb materials propis del país i formes que tinguin una certa tradició local."

Raquel Lacuesta, Doctora en Història de l'Art.