Родился 12 апреля 1919 года в селе Дальновидово ныне Залегощенского района Орловской области в крестьянской семье. Русский. Окончил 8 классов. Работал в колхозе, токарем-универсалом на заводе в городе Златоуст Челябинской области (ныне ОАО Златоустовский машиностроительный завод «Булат»). Проходил в 1939 – 1940 годах действительную службу в армии. Вновь призван в армию в  июне 1941 года Златоустовским райвоенкоматом.

В действующей армии – с июля 1941 года. Окончил курсы младших лейтенантов в 1942 году. Сражался на Калининском, Западном, Брянском, Белорусском, 1-м Белорусском фронтах.

Отличился в Белорусской стратегической наступательной операции.

556-й стрелковый полк по приказу командования начал операцию с отвлекающего удара в Быховском районе Могилевской области, который должен был способствовать прорыву обороны противника на главном направлении удара дивизии.

Две роты 556-го стрелкового полка  под командованием старшего лейтенанта В.К.Мартынова и капитана Гуляма Якубова в ночь на 24 июня 1944 года, прорвав оборону противника, захватили господствующую высоту 150,9 (в треугольнике между деревнями Лудчицы, Яново, Комаричи Быховского района) и  в течение 19 часов удерживали ее. В ожесточенных боях они отразили многочисленные  контратаки противника, предпринятые противником силой до двух батальонов пехоты при поддержке артиллерии и минометов.

В ходе боя на высоте было уничтожено более 400 немецких солдат и офицеров. Большинство бойцов штурмовых рот, в том числе их командиры – старший лейтенант В.К.Мартынов и капитан Якубов, сражаясь до последнего патрона, погибли в этом бою смертью храбрых. При захвате высоты красноармеец С.Искалиев совершил подвиг, закрыв своим телом амбразуру вражеского дзота.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство старшему лейтенанту Мартынову Владимиру Кирилловичу присвоено звание Героя Советского Союза (посмертно).

Тем же указом звание Героя Советского Союза посмертно присвоено Г.Якубову и С.Искалиеву.

Герои были похоронены у села Могучий Партизан Быховского района (ныне не существует, возможно, переименовано). В Википедии указано место захоронения – в 4 км от села Комаричи. В настоящее время села Комаричи также не существует. Вероятно, оно слилось с рядом расположенным селом Таймоново.

На высоте 150,9, которая в послевоенное время получила наименование «Лудчицкая высота», или Курган Славы, сооружен мемориальный комплекс в память героического подвига советских воинов. На вершине Кургана Славы  –   фигура старика-гусляра, поющего славу героям. Ниже – стена с шестью барельефами Героев Советского Союза – В.К.Мартынова, Г.Якубова, С.Искалиева и еще трех, принимавших участие в освобождении Быховского района Могилевской области – П.Д.Виниченко, Г.С.Размадзе и И.А.Борисевича.

Именем Героя названа улица в Быхове. В городе Златоусте на Аллее Героев установлен бюст В.К. Мартынова.

Награждён орденом Ленина, 2 орденами Отечественной войны 2-й степени (01.02.1944; 18.02.1944).

На Брянском фронте в составе 11-й гвардейской, а затем 63-й армии участвовал в Брянской наступательной операции (1 сентября – 3  октября 1943 года), в том числе в освобождении станции Навля и города Клинцы Брянской области.

На Белорусском фронте участвовал в составе 63-й армии в Гомельско-Речицкой наступательной операции на территории Белоруссии (10 – 30 ноября 1943 года) и в последующих боях на территории Гомельской области.

В ночь на 28 января 1944 года во главе роты участвовал в силовой разведке в районе села Турск (Рогачевский район Гомельской области). Рота быстро и решительно продвинулась вперед, уничтожила до 15 солдат и офицеров, захватила контрольного пленного. За успешно проведенную операцию В.К.Мартынов был награжден орденом Отечественной войны 2-й степени.

В наступательном бою 8 февраля 1944 года юго-западнее села Турск  рота старшего лейтенанта В.К.Мартынова  первой прорвала оборону противника. Ворвавшись в немецкие траншеи, нанесла большие потери врагу – немцы потеряли только убитыми до 35 человек, начали беспорядочно отступать. На плечах отступавших рота ворвалась во 2-ю траншею. Будучи окруженной превосходящими силами противника, рота сражалась до подхода основных сил полка сил и самостоятельно вышла из окружения. В бою 9 февраля 1944 рота отразила большое число контратак, но рубеж отстояла.
За эти бои старший лейтенант В.К.Мартынов был награжден вторым орденом Отечественной войны 2-й степени.

На 1-м Белорусском фронте с 21 по 26 февраля 1944 года участвовал в Рогачёвско-Жлобинской наступательной операции  и освобождении города Рогачев Гомельской области, за что его дивизия получила наименование Рогачевской.

С 24 июня 1944 года в составе 3-й армии принимал участие в Бобруйской наступательной операции 1-го Белорусского фронта – составной части Белорусской стратегической операции.

Из наградного листа

В ночь с 23 на 24 июня 1944 года, руководя ротой по прорыву обороны противника в районе высоты 150,9, что юго-восточнее села Лудчицы Быховского района Могилевской области, тов. Мартынов умелыми, смелыми и решительными действиями обеспечил прорыв обороны противника на всю ее глубину, заняв его третьи траншеи.
После этого противник сосредоточил до двух батальонов пехоты и при поддержке трех батарей 105-мм орудий и ураганного минометного огня перешел в контратаку на роту тов. Мартынова, которая к этому времени насчитывала менее 40 человек.
Благодаря мужественному, геройскому  и умелому руководству старшего лейтенанта Мартынова весь личный состав на протяжении 19 часов отражал контратаки противника, уничтожив при этом до 470 немецких солдат и офицеров.
К исходу дня противнику удалось окружить роту тов. Мартынова превосходящими силами. Весь личный состав роты до последнего патрона и гранаты сражался за захваченный ротой рубеж. Все бойцы роты погибли героической смертью, не оставив рубежа. Сам тов. Мартынов в решающей схватке с численно превосходящим противником погиб на поле боя героической смертью.

За проявленные умелые, смелые и решительные героические действия в боях с немецко-фашистскими захватчиками достоин присвоения звания «Герой Советского Союза».

Командир 556 стрелкового полка подполковник Кочур
26 июня 1944 года

При подготовке биографии, кроме указанных источников, использованы материалы с сайта Деревни Быховского района.