Après la Première Guerre mondiale, Martel rejoint la CGT et fait campagne pour l'affiliation à la IIIe Internationale. Membre du comité régional des mineurs unitaires, il accède en 1925 au bureau de la Fédération de la Confédération générale du travail unitaire du sous-sol. Il acquiert rapidement une forte popularité autour de Sin-le-Noble (Nord) où il réside et est élu en 1929 délégué mineur du puits Notre-Dame d'Aniche, mandat qu'il conserve pendant dix ans.
En 1935, il est élu vice-président du syndicat CGT des mineurs du Nord et membre de la commission administrative de l'Union départementale des syndicats du Nord ; il conserve ces fonctions jusqu'en 1939. Secrétaire général de la Fédération nationale du sous-sol de la CGT pendant les années 1950, il reprend en 1959 la direction du syndicat régional des mineurs du Nord.
Martel a également eu d'importantes fonctions au sein du mouvement syndical international : en 1945, il est l'un des fondateurs de l'Internationale minière et, en juillet 1947, il fonde l'Union internationale des syndicats de Mineurs qu'il préside jusqu'en 1961.
