Родился 07.10.1925 г. в городе Ейске Краснодарского края в семье рабочего. Русский. Член ВКП(б) с 1945 г.
Воспитывался в детском доме в Апанасенковском районе Ставропольского края. Окончил 7 классов.
В 1943 г. был призван в Красную Армию Дивенским РВК Ставропольского края. В действующей армии с марта 1944 г.
Участвовал в Сандомирско-Силезской, Нижне-Силезской, Верхнее-Силезкой, Берлинской и Пражской наступательных операциях. Обеспечивал форсирование рек Чарна, Одер, Шпрее.
Комсорг 33-го гвардейского отдельного моторизованного инженерного батальона (3-я гвардейская моторизованная инженерная бригада, 4-я гвардейская танковая армия, 1-й Украинский фронт). Гвардии старший сержант Мартыненко отличился 1 мая 1945 г. в наступательных боях на подступах к Берлину. Во время прочёсывания леса была обнаружена большая группа противника. Желая избежать потерь, Мартыненко вызвался пойти на переговоры с врагом и убедить его сложить оружие. В результате 340 гитлеровцев сдались в плен.
Из наградного листа:
«Гвардии старший сержант Мартыненко 01.05.1945 г. в боях на подступах к г. Берлину, во время прочесывания леса взводом, встретил группу противника до 500 человек. Взвод залег, началась перестрелка. Тов. Мартыненко, попросив командира взвода прекратить огонь, пошел под огнем противника к немцам на переговоры. Немцы, увидев воина Красной Армии, который не стрелял, тоже прекратили огонь. Немецкие офицеры угрожали оружием, но Мартыненко не растерялся и, подойдя к немцам, обратился к солдатам с призывом сложить оружие. Своим решительным поступком и смелой речью тов. Мартыненко убедил немцев в превосходстве русского оружия, и в результате переговоров группа немцев в количестве 340 человек сложила оружие и вместе с Мартыненко прибыла в расположение наших войск.
За совершенный подвиг, прославивший русское оружие, смелость и находчивость тов. Мартыненко достоин присвоения звания Героя Советского Союза».
Звание Героя Советского Союза старшему сержанту Мартыненко Михаилу Петровичу присвоено 27 июня 1945 года с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 7868).
После войны был демобилизован. В 1964 г. окончил юридический институт. Проживал в Ставрополе. Работал в стройтресте «Севкавсовхозмонтаж».
Умер 23 апреля 1999 года.
Был награждён также орденами Отечественной войны I ст., Красной Звезды, Славы III ст., медалями.
Именем Героя названа улица в г. Ставрополе. На доме, где он жил, по адресу: ул. Морозова, 59, установлена мемориальная доска.