Народився 24 вересня 1956 року в с. Бояро-Лежачі Путивльського району Сумської області.
Закінчив Сумський державний педагогічний інститут ім. А.С. Макаренка за спеціальністю математика у 1982 році.
Трудову діяльність розпочав з робітничих професій у 1974 році. З 1979 року працював учителем фізики та математики Манухівської восьмирічної школи Путивльського району. З 1983 року директор Зінівської восьмирічної школи Путивльського району. З 1985 року працював у органах виконавчої влади. З 1991 року директор комунального закладу Путивльської загальноосвітньої школи-інтернату І-ІІ ступенів Сумської обласної ради.
Спеціаліст І категорії. Сучасний керівник-професіонал. На високому рівні володіє професійними знаннями та вміннями, які дозволяють ефективно управляти закладом, чітко визначати мету й перспективи його функціювання.
Значну увагу приділяє реформуванню моделі школи для дітей-сиріт і дітей, які залишилися без батьківського піклування, дітей з багатодітних і малозабезпечених сімей. Для вихованців створено всі необхідні умови для життя, всебічного розвитку та повноцінного відпочинку.
За роки плідної праці В.О. Мартиненка було значно зміцнено матеріально-технічну базу школи. Зокрема, підведено природний газ, перебудовано лазню та пральню, побудовано гаражі, овочесховище, теплицю, підсобні приміщення; проводиться робота з комп'ютеризації закладу.
Вихованці школи стають учасниками й переможцями районних, обласних. Всеукраїнських конкурсів, турнірів. Шкільний музей ім. С.А. Ковпака став призером в обласному огляді-конкурсі «Свята спадщина» серед громадських музеїв.
Депутат районної ради двох скликань, депутат міської ради, голова постійної комісії міської ради з питань освіти, культури та охорони здоров'я.
Відмінник освіти України (1999). Заслужений працівник освіти України (2006).