Nascut el 14 d'abril de 1947, Martínez Fraile va ser director general de Patrimoni, Comunicació i Relacions Externes de Renfe entre 1991 i 1994. A partir d'aquest any va assumir la Direcció General de Turisme de Barcelona. Així mateix, ha dirigit el grup hoteler Husa.
En l'àmbit polític, Martínez Fraile va ser diputat al Congrés i regidor a l'Ajuntament de Barcelona. Durant cinc anys va ser vicepresident de la Fira de Barcelona i en aquest mateix període va formar part del Consell Rector i del Comitè Executiu de la Candidatura de Barcelona 92.
Va ser nomenat secretari de Turisme a l'abril de 2004 pel llavors ministre d'Indústria i ara president de la Generalitat, José Montilla, que també el va nomenar delegat de la Generalitat a Madrid.