Николай Мартьянов, сын виленского лесного объездчика Михаила Мартьянова, получил образование на курсах помощников провизоров в медико-хирургической академии Санкт-Петербурга и Московском университете. Он работал в аптеках Царского Села, Москвы и Санкт-Петербурга. В 1872 году, получив звание провизора, Мартьянов переехал в Казань, где благодаря Казанскому университету смог реализовать свои научные интересы. Он стал членом университетского общества естествоиспытателей, выступал с докладами и публиковал статьи о местной флоре. Однако его привлекала дикая природа, и когда минусинский врач А. В. Малинин предложил ему работу в городской аптеке, он согласился.

С 1874 года Мартьянов жил в Минусинске, где организовал кружок краеведов и возглавлял местный музей с 1877 по 1904 год. Он проводил научные экспедиции, исследовал юг Енисейской губернии, Кузнецкий Алатау и Саяны, собирая этнографические коллекции хакасского народа. Мартьянов активно переписывался с известными учеными, такими как П. П. Семёнов и Н. М. Ядринцев.

В январе 1886 года в Минусинск прибыл Джордж Кеннан, который первым делом посетил Мартьянова. Кеннан вспоминал, что Мартьянов был радушным хозяином, знал о путешествии гостей из газет и был рад, что они посетили Минусинск. Мартьянов скромно выразил опасение, что музей может не оправдать ожиданий, но предложил его осмотреть. Минусинский музей, созданный Мартьяновым, стал значительным достижением, несмотря на скромные ресурсы. Он начал собирать коллекции сразу по приезде в Минусинск, привлекая к этому школьников и учителей. Вскоре коллекции начали поступать в его аптеку, и через два года он собрал около 1500 предметов и библиотеку из более чем 1000 книг.

В 1879 году музей насчитывал более 6000 предметов, а библиотека, около 3100 томов. Вскоре музей переехал в новое здание, где занял шесть или семь комнат. Коллекции музея были классифицированы в шести отделах: естественная история, этнография, археология, сельское хозяйство, промышленность и учебные пособия.

Кеннан передал Мартьянову письма от Н. М. Ядринцева и И. Т. Савенкова, которые рекомендовали путешественника и его спутника. Мартьянов познакомил Кеннана с членами Комитета музея и организовал поездку в Качинскую степь для знакомства с местным населением. Эти мероприятия служили прикрытием для основной цели Кеннана, встречи с политическими ссыльными.

4 февраля Кеннан попрощался с Мартьяновым и его коллегами, которые проводили его до дороги в Томск. В апреле 1886 года был создан комитет по строительству здания для музея, и в мае 1887 года была заложена его основа. В 1890 году музей открылся в собственном здании, и на церемонии выступили Мартьянов и другие представители местной власти.

Мартьянов был членом различных научных обществ и был награждён орденами Св. Станислава и Св. Анны за заслуги перед обществом. Однако напряжённая работа подорвала его здоровье, и в 1904 году он отправился на лечение в Крым, где и скончался 13 февраля. Его похороны стали событием для всего города.