Хорхе Мартин присоединился к Red Bull Rookies Cup в сезоне 2012 года. К сожалению, тот сезон был омрачён различными травмами, но в следующем году он попробовал снова и финишировал вторым, уступив чемпиону 2013 года Карелу Ганике. В 2014 году он доминировал в том же чемпионате и завоевал титул. В 2015-м Мартин сделал следующий шаг и провёл свой первый полный сезон в чемпионате мира Moto3™, где присоединился к команде Mahindra Mapfre Aspar. Впечатляющее седьмое место в Арагоне помогло испанцу закончить год на 17-й позиции в общем зачёте, и он вместе с командой Aspar решил продолжить сотрудничество на 2016 год. В 2017-м испанец перешёл в Del Conca Gresini Racing Moto3, чтобы заменить уходящего претендента на титул Энеа Бастианини. Мастер квалификаций и обладатель поула в половине всех гонок сезона, Мартин завоевал впечатляющие девять подиумов, несмотря на травму в середине сезона, и одержал свою первую победу в финальной гонке сезона, что вывело его на итоговое 4-е место. Его звёздный год наступил в 2018-м, когда Мартин обошёл Марко Беццекки в борьбе за корону Moto3™, одержав семь побед, несмотря на очередную травму в середине сезона.
В 2019 году домом испанца стал Red Bull KTM Ajo в Moto2™, и он отблагодарил новую команду подиумами в Японии и Австрии ближе к концу сезона. В 2020-м его ждала борьба за титул: подиум на Гран-при Испании, за которым последовали победа и подиум на дубле в Шпильберге, — он был в самой гуще чемпионской борьбы. Однако положительный тест на Covid-19 означал, что он пропустил дубль в Мизано, а последовавшие сходы поставили крест на любых планах на титул. В последних пяти Гран-при он завоевал ещё три подиума, включая победу в Валенсии, что помогло ему обеспечить пятое место в общем зачёте.
2021-й принёс переход в MotoGP™ с Pramac Racing на GP21, и можно с уверенностью сказать, что Мартин сразу же взял быка за рога. Дебютный поул и подиум были завоёваны в Дохе, прежде чем страшное падение в Портимао привело к перелому восьми костей. Пропустив четыре гонки, Мартин вернулся, и после летнего перерыва в Австрии одержал свою первую победу. Ещё два подиума помогли Мартину завоевать титул новичка года, и в 2022-м испанцу пророчили величие. Мартин был мастером поулов 2022 года, круша рекорды кругов направо и налево и завоевав пять субботних наград в течение года. Но не смог конвертировать ни одну из них в победу и не сумел развить успех своей великолепной дебютной кампании. Испанец подходил к 2023 году как раненый зверь после того, как его обошли с местом в заводской Ducati, — и он тут же дал сдачи. Мартин был выдающимся исполнителем на пути к четырём воскресным победам и девяти победам в спринтах, но его мечта стать чемпионом мира оказалась в Валенсии лишь чуть-чуть недосягаемой. Тем не менее Мартин не сдался и начал решительную борьбу за титул в 2024 году. Испанец начал с победы в Tissot Sprint в стартовый вечер в Катаре и обеспечил свою первую победу в Гран-при сезона на следующем этапе в Портимао. Его сильная форма в начале сезона вывела его в лидеры чемпионата, а его выдающаяся стабильность проложила путь к чемпионской кампании. В 2024 году Мартин одержал три победы в гонках и установил рекорд, взойдя на 16 подиумов Гран-при. Кульминационный момент наступил на финале сезона в Барселоне в матч-реванше с Баньяей, где третье место обеспечило ему дебютный титул MotoGP.
В 2025 году Мартин совершил смелый переход в Aprilia Racing, и чемпион мира 2024 года пережил тяжёлое начало своей работы с заводом из Ноале. Получив травму в предсезонной аварии, обладатель номера #1 был отстранён до Катара, вернувшись в строй, прежде чем падение в воскресенье вынудило Мартина пропустить следующие семь этапов. Ситуация начала выглядеть позитивно: он показал свой лучший результат в сезоне на Гран-при Венгрии, прежде чем на спринте Гран-при Японии пришла следующая неудача, где #1 получил травму ключицы. Мартин вернулся на финальный этап и тесты в Валенсии, стремясь по-настоящему начать свою главу с Aprilia в 2026 году после «кошмарного» первого года!