Η Μαρτινέλι, η οποία εκτός από ηθοποιός ήταν και μοντέλο, μεσουράνησε από τα μέσα της δεκαετίας του 1950 ως τις αρχές της δεκαετίας του 1970, οπότε και σταδιακά αποσύρθηκε από το χώρο του κινηματογράφου.

Το 1956 βραβεύτηκε με την Αργυρή Άρκτο στο Φεστιβάλ του Βερολίνου για την ερμηνεία της στην ταινία «Ντονατέλλα» του Μάριο Μονιτσέλι, ενώ στο παλμαρέ της συμπεριλαμβάνονται συνεργασίες με τον Κερκ Ντάγκλας και τον Όρσον Ουέλς στη διαβοήτη «Δίκη», την κινηματογραφική μεταφορά του έργου του Φραντς Κάφκα.

Το 1957, παντρεύτηκε τον κόμη Φράνκο Μαντσινέλλι, με τον οποίο απέκτησε μια κόρη, πριν κάνει έναν δεύτερο γάμο, το 1968, με τον φωτογράφο Βίλλυ Ρίζο.