Родился в городе Ленинград, РСФСР, СССР. Заслуженный деятель искусств РФ (1998). Закончил Хоровое училище с отличием в 1955 году. В 1960 году окончил музыковедческое отделение теоретико-композиторского факультета Ленинградской консерватории по классу М.С.Друскина, в 1966 - здесь же аспирантуру. С 1960 года Мартынов музыкальный редактор и с 1961 года - лектор Новосибирской филармонии. В 1962—1963 гг. - преподаватель Новосибирской консерватории. С 1966 года преподаёт в Ленинградской консерватории. Композитор Мартынов - автор 4-х симфоний, инструментальной музыки, сюит, песенных циклов, эстрадных песен, музыки к спектаклям и фильмам. Николай Авксентьевич - профессор, кандидат искусствоведения, Заслуженный деятель искусств России, награждён "Орденом Почёта".