Родился 22 февраля 1953 в городе Ленинакан (Армения). Окончил Московский государственный институт международных отношений (1975). Владеет английским, французским и суахили.
С 1975 — сотрудник Министерства иностранных дел БССР, занимал ряд руководящих постов, был послом Республики Беларусь в США, первым заместителем министра иностранных дел Республики Беларусь.
15 мая 2001 Указом Президента Республики Беларусь от 15 мая 2001 г. №329 С.Н.Мартынов был назначен Чрезвычайнвым и Полномочным Послом Республики Беларусь в Королевстве Бельгии, Постоянным представителем Республики Беларусь при Европейских сообществах и Постоянным предствителем Республики Беларусь при Организации Североатлантического договора по совместительству НАТО оставался на этом посту до 21 марта 2003. 3 августа2001г. вручил копии верительных грамот шефу протокола Европейской комиссии Ж. де Баенсту. Шеф протокола отметил, что с этого момента С.Н.Мартынов может выполнять свои функции в полном объеме, включая организацию рабочих встреч в структурах Европейского союза. 5 сентября 2001г. вручил верительные грамоты генеральному секретарю НАТО лорду Джорджу Робертсону. 25 сентября 2001г. вручил верительные грамоты бельгийскому королю Альберту II. 27 сентября 2001г. Постоянный представитель Беларуси при Европейских сообществах, Чрезвычайный и Полномочный Посол Республики Беларусь в Королевстве Бельгия вручил верительные грамоты действующему председателю Совета Европейского союза госпоже Аннеми Нейтс.
21 марта 2003 назначен министром иностранных дел Беларуси.
Женат, имеет двух сыновей.
Труды: статьи по проблемам международных отношений.