Fill de Ramon Martinell i Mas i de Lutgarda Brunet i Voltas, va néixer a Valls l'any en què Barcelona celebrava l'Exposició Universal en una família de tintorers, per part de pare i de mestres d'obra, per part de mare, fet que seria determinant de la seva vocació envers l'arquitectura.^[3]

L'any 1900 comença a estudiar el batxillerat al poble on va néixer. El 1906 arriba a Barcelona per començar els estudis a l'Escola d'Arquitectura, on va rebre les lliçons de Lluís Domènech i Montaner i d'August Font i Carreras, entre d'altres, i a l'Escola d'Art de Francesc d'Assís Galí i Fabra va aprendre a dibuixar al costat de Joan Miró, Manuel Humbert i Jaume Mercadé. L'any 1916, a punt de llicenciar-se com arquitecte, va començar a treballar amb Joan Rubió,^[4] mentre que formava part del cercle d'Antoni Gaudí, que s'havia retirat al Temple Expiatori de la Sagrada Família. El 13 de març de 1916 obtingué la seva graduació d'arquitectura a Barcelona, i poc després fou nomenat arquitecte municipal de Valls, càrrec que exercí fins al 1919. Un dels objectius més importants assolit durant aquest període, juntament amb Eugeni d'Ors, fou la instal·lació d'una Biblioteca Popular a Valls, i és nomenat Secretari del primer patronat d'aquesta biblioteca.

El 1919 instal·là el seu estudi i despatx a la Rambla Catalunya (núm.57) de Barcelona. Dimití, llavors, del seu càrrec d'arquitecte municipal de Valls. El 1923 va ser designat degà del Col·legi d'Arquitectes de Barcelona^[5] i entre 1932 i 1935 fou degà-president del Col·legi d'Arquitectes de Catalunya,^[6] que havia estat constituït l'any 1931. L'any 1929 fou professor i secretari de l'Escola d'Arts i Oficis de Barcelona.^[5]

Contrau matrimoni el 14 d'octubre del 1926 amb l'arenyenca Maria Taxonera. Aquest mateix any viatja a Itàlia i França. El matrimoni va tenir tres fills, Maria, César i Rosa Maria Martinell i Taxonera.^[7]

Home de dretes, fou membre de l'Institut Agrícola Català de Sant Isidre,^[8] una organització agrària conservadora que durant la Segona República Espanyola va intentar allunyar-se de la direcció de la Lliga Regionalista per tal d'adherir-se a les posicions de la CEDA. Acabada la Guerra Civil espanyola va dissenyar un monumento a los caidos per la vila d'Arenys de Mar i es va reincorporar al IACSI un cop aquest es va integrar a la Confederación Nacional Católico Agraria,^[9] el sindicat vertical.

Va ser un dels fundadors l'any 1952 del Centre d'Estudis Gaudinistes^[5] i de l'Institut d'Estudis Vallencs l'any 1960. D'altra banda, fou un estudiós de l'art i de l'arquitectura i restaurà esglésies i campanars amb criteris científics. També projectà edificis d'ús públic i residències privades.

Martinell va construir a principis de la seva carrera^[2] una quarantena de cooperatives vinícoles, sobretot a les comarques meridionals de Catalunya, en les quals va emprar els pràctics i econòmics arcs equilibrats d'obra vista, o arcs de catenària, seguint el consell del seu mestre Antoni Gaudí, i amb la col·laboració de Xavier Nogués en els plafons ceràmics. A aquestes construccions deu la seva fama. Durant els anys 1920 va treballar a Barcelona, on va realitzar nombroses edificacions residencials, tasca que va continuar al Maresme un cop acabada la Guerra Civil espanyola

Edificació industrial

Article principal: Catedral del vi

El seu primer encàrrec professional important com arquitecte, a principis del 1918, durant la Mancomunitat de Catalunya,^[11] que va donar un fort impuls al cooperativisme i l'obra pública, fou el celler de la Cooperativa Agrícola de Rocafort de Queralt, fent-se un gran especialista en construccions agràries, projectant i construint durant la seva vida gairebé 40 cellers fins que la Mancomunitat va ser estroncada per la dictadura de Primo de Rivera l'any 1923. Segons Ignasi de Solà-Morales, "en la seva obra singular s'entrecreuen la persistència d'una tradició gaudiniana i modernista amb uns pressupostos culturals, ideològics i formals, que són els que convenim en anomenar noucentistes". És a dir, existeix una relació directa entre els més de quaranta edificis agraris fets entre 1917 i 1923 sota l'impuls de la Mancomunitat i l'esperit noucentista d'aquesta institució.^[12]

Les seves, juntament amb altres construccions agrícoles que es coneixen per la seva magnificència com a les Catedrals del Vi. També va construir alguns trulls, la Farinera del Sindicat Agrícola de Cervera, un magatzem per a cereals i una fàbrica d'alcohol.

Martinell no només projectava els edificis, sinó que també organitzava els espais per desenvolupar-hi la producció, els magatzems i la distribució de la maquinària. Així, organitzava l'espai per al procés de producció, es preocupava per la forma i la ubicació dels dipòsits, pels sistemes d'aïllament i circulació dels líquids, per la ventilació, per les condicions de fermentació, per la distribució de la maquinària, tot amb la finalitat de facilitar el treball.

Entre els seus edificis industrials posteriors cal destacar el projecte de fàbrica per a Destil·leries Mollfulleda (Arenys de Mar) on es fabricà el licor Calisay. També va fer a Lleida una fàbrica de conserves.

Martinell representa un pont de transmissió intel·lectual entre la segona generació de mestres de la Renaixença catalana (Antoni Gaudí, Lluís Domènech i Montaner, Puig i Cadafalch) i la generació de la postguerra. En la seva arquitectura agrària rep la influència directa de Gaudí, pel que fa a les solucions espacials, i de Domènech i Montaner pel que fa a les formes i materials. En canvi, la seva arquitectura pública i domèstica s'impregnarà sobretot dels valors noucentistes (classicisme i simplicitat de línies) i dels successius estils de l'època: monumentalisme, un cert racionalisme, castissisme, recuperant materials tradicionals i propis del país:^[17] totxo arrebossat, totxo sense arrebossar o pedra per als sòcols, formigó als fonaments, obra vista per als marcs de les obertures, pilars i arcs interiors, rajoles fines de ceràmica per a la decoració, sistemes d'arcs parabòlics, tot incorporant-hi innovacions tècniques per obtenir una millor qualitat del producte.

Les principals aportacions de Martinell a l'arquitectura industrial^[18] són la formulació d'un tipus de celler agrícola amb sistema constructiu que substitueix de les encavallades per arcs de maó i de les corretges per voltes, realitzades amb maons i rajoles estandarditzats, que no necessiten gaires mitjans auxiliars i pertant permetien un cost baix de construcció, fruit de la col·laboració amb l'enginyer Isidre Campllonch^[19] i dels seus estudis sobre les necessitats de la indústria del vi, dels que va descobrir que requerien naus de gran volum ben airejades i de dipòsits de vi que disposessin de cambres de ventilació per evitar la transmissió de la calor i d'obertures per assegurar l'evacuació de l'àcid carbònic.

L'espai interior dels edificis apareix diàfan, amb dues o més naus sense parets interiors, separades per una successió d'arcs parabòlics calats que delimiten l'espai, i d'aquesta manera s'eixampla l'espai interior, que perd l'eix longitudinal i es converteix en una sala molt gran. En alçada, les naus estan configurades pels arcs en lloc del plans continus de la teulada o cel ras. La coberta, doncs, passa a un segon terme.

Set cellers cooperatius, la majoria dels quals van ser construïts entre els anys 1918 i 1922, han estat declarats l'any 2002 béns culturals d'interès nacional^[1] en la qualitat de monument històric. Són els de Cornudella de Montsant, Falset, Nulles, Barberà de la Conca, Rocafort de Queralt, Gandesa i Pinell de Brai. També va ser qualificada monument històric la Farinera del Sindicat Agrícola de Cervera.

Els cellers van ser edificats amb les novetats tècniques incorporades per Martinell, com són: la construcció de l'estructura de les naus basada en arcs parabòlics de maó, la situació de les finestres per a la ventilació de les naus, els cups subterranis cilíndrics i separats per cambres aïllants ventilades i la composició de les textures de les façanes.

La Casa dels Russos també és inscrita al catàleg del patrimoni cultural andorrà ^[20]

Martinell va col·laborar en diferents publicacions com la Revista de Catalunya, Destino, La Vanguardia, escrivint un total de tres-cents setanta-sis articles i els trenta-un llibres publicats,^[16] especialment sobre arquitectura, on destaquen:

• Arquitectura i escultura barroca a Catalunya (1954-1964)
• Gaudí: su vida, su teoría, su obra (1967)^[21]
• Construcciones agrarias en Cataluña, i conjuntament amb altres autors (1972).
• Gaudí i la Sagrada Família comentada per ell mateix (1999) ISBN 978-84-89890-30-5

• Premi al concurs internacional de l'Edifici Social del Círculo Ecuestre de Barcelona, 1921
• Premi pel llibre Tradicions vallenques al Certamen Literari de Valls, 1921
• Premi Institució Patxot per Tradicions i llegendes de la ciutat de Valls, 1926
• Assessor artístic de l'Exposició Universal de 1929
• Acadèmic de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, 1929
• Medalla de Plata, premi Beatriz Vidal de l'Acadèmia de Sant Jordi per la Biografia crítica de l'escultor Lluis Bonifàs i Massó
• Premi del Colegio de Arquitectos per l'Arquitectura i Escultura barroques a Catalunya, 1950
• Acadèmic per unanimitat de l'Associació d'exLibristes de Barcelona, 1957
• Chevalier de l'Ordre des Arts et des Lettres de la France, 1959^[27]