Luis Martínez impartió, de 1978 a 1992, Teoría de Circuitos, Electrónica Analógica y Electrónica de Potencia en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de Barcelona, y en el curso siguiente fue profesor visitante del Center for Solid State Power Conditioning and Control, Departamento de Ingeniería Electrónica, de la Universidad de Duke en Durham (Carolina del Norte). En 2003 y 2004 fue investigador visitante de la División de Componentes e Integración de Fuerza del Laboratorio de Arquitectura y Análisis de Sistemas del Centro Nacional de Investigación Científica en Toulouse.

De 1996 a 2002, fue director de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Tarragona, y en el periodo 2002-2003 fue nombrado Conferenciante Destacado de la Sociedad de Circuitos y Sistemas del Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (IEEE). Desde 1995, es catedrático de universidad en el área de Ingeniería de Sistemas y Automática en el Departamento de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Automática de la escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad Rovira i Virgili (Tarragona), donde dirige el Grupo de investigación en Automática y Electrónica Industrial (GAEI).

Sus áreas de investigación son la estructura y el control de los sistemas de acondicionamiento de potencia, en particular arquitecturas eléctricas de satélites, barcos y automóviles, control no lineal de convertidores y motores, y acondicionamiento de potencia para energía renovable.