Anch'egli, come il conterraneo Giovanni da San Giovanni,
non ebbe inizialmente vita facile nella ittà, dove non trovò mecenati e patroni importanti: secondo Chiara D'Afflitto "rarissimi sono i suoi dipinti destinati alle chiese cittadine ... spesso di secondo piano i suoi committenti, tutte decentrate in provincia le sue opere principali".Il Martinelli, personaggio dal carattere difficile, rissoso, spesso inadempiente nelle consegne dei lavori, ruppe con il Ligozzi e si trasferì a Roma. Fu qui che, "certo il più ricettivo fra i fiorentini di questa generazione, sembrò orientarsi verso soluzioni caravaggesche elaborate dai francesi (Valentin) e dai napoletani (Stanzione)".
Il dipinto Cristo e la Samaritana al pozzo ' (1638) probabilmente un'opera eseguita dopo il suo rientro da Roma, ritrae in primissimo piano Gesù seduto sulla vera del pozzo e la Samaritana riccamente vestita, con i capelli riuniti in trecce intorno al capo; al centro delle due figure una bellissima anfora in rame, in cui il pittore ha trasposto, quasi con virtuosismo, la qualità materica del metallo; sullo sfondo due discepoli che si avvicinano.
Quest'opera del Martinelli, riferibile alla suo fase matura, per i toni cromatici svela tanto la formazione tarda-menierista della bottega del Ligozzi, quanto le influenze caravaggesche.
