Հայաստանի ծանրամարտի աստղերից մեկը, երկու օլիմպիական արծաթե մեդալների տեր, աշխարհի կրկնակի չեմպիոն (2018, 2019)։
2014 թվականին Մարտիրոսյանը նվաճեց Ամառային Պատանեկան Օլիմպիական խաղերի ոսկին +85 կգ քաշային կարգում։ Ընդամենը 19 տարեկան հասակում Ռիո 2016 Օլիմպիադայում նա նվաճեց արծաթ 105 կգ քաշային կարգում։
Տոկիո 2020 Օլիմպիադայում Մարտիրոսյանը կրկին նվաճեց արծաթ 109 կգ քաշային կարգում՝ դառնալով երկու Օլիմպիադայի արծաթե մեդալակիր։ Մարտիրոսյանը ներկայումս աշխարհի ռեկորդակիրն է 109 կգ քաշային կարգի գումարային արդյունքով։