Fugitivo, al amparo de las autoridades policiales y militares, Martínez no demoró en regresar al país presentándose a la justicia a fin de responder a los cargos que pesaban sobre él. Para esto, el sumario instruído con motivo del fatal suceso, había sido amañado, por orden superior, merced a la sustracción de ciertas piezas, y, de acuerdo con aquellas actuaciones desfiguradas, la muerte de Bertrán pudo aparecer como un caso de legítima defensa. El ayudante Valentín Martínez fué absuelto en las dos instancias, pese a la firme oposición del fiscal Dr. Alfredo Vézquez Acevedo. (Ver Eduardo Bertrán).
Libre de culpa y pena volvió al 5° de Cazadores, donde se le ascendió a capitán en 1878 y a sargento mayor el 15 de febrero de 1879, merced a la decidida protección de Máximo Santos, con quien se había emparentado por afinidad.
A esta altura de la carrera cambió de arma, pasando al Regimiento de Artillería como 2° jefe en julio de 1879, y llegando a 1.er jefe el 30 de abril de 1880.
Para entonces había ocurrido la caída de Latorre, y Santos, que era el dueño de la situación, tuvo en Valentín Martínez y en su hermano Esteban, elementos que le respondían en absoluto. De esta manera, ascendió en 1881 a teniente coronel efectivo y a coronel graduado en febrero de 1883. Algo, sin embargo, resintió aquella confianza, cuando el 7 de mayo del mismo año Martínez renunció inesperadamente el mando de su regimiento, al mismo tiempo que el coronel Esteban era separado de la jefatura del 1° de Cazadores.
Desde entonces Martínez permaneció sin mando de tropas, y sólo volvió a figurar al ser nombrado Jefe Político interino de Canelones el 5 de junio de 1883, de cuyo puesto pasó al de igual categoría en Paysandú el 26 de setiembre, en sustitución de Amaro Carve.
En esa jefatura lo reemplazó en mayo de 1884, el coronel José Etcheverry. La efectividad de coronel la obtuvo el 4 de marzo de 1886 y el 30 de agosto de 1890 el presidente Herrera y Obes le confió la jefatura del Regimiento de Artillería Ligera, que venía de crearse.
En ese puesto tuvo el coronel Martínez intervención principal cuanto controvertida, en los sucesos ocurridos en la Villa de la Unión el 11 de octubre de 1891, aunque el gobierno, en mensaje especial a la Asamblea, justificó a pleno su conducta. (Véase Terra Duvimioso).
En 1894 recibió las palmas de general de brigada, y su nombre no se vuelve a citar hasta el día en que aparece como uno de los jefes del movimiento militar contra la dictadura de Juan L. Cuestas, sofocado en la mañana del 4 de julio de 1898. El vencedor lo separó de su empleo en el Ejército, pero fué amnistiado en marzo del año siguiente, y vivió en Montevideo, sin actuación posterior, hasta el 30 de marzo de 1907.
