Si diploma nel 2005 con il massimo dei voti presso l’Istituto Superiore di Studi Musicali Pietro Mascagni di Livorno, sotto la guida del M. Giorgio Lopardo. Negli anni seguenti partecipa a masterclass e corsi di perfezionamento tenuti dai maestri Claudio Quintavalla, Donato De Sena, Luca Benucci,e dal 2006 al 2008 frequenta i corsi di formazione orchestrale presso l’Orchestra Giovanile Italiana di Fiesole.
Vincitore del concorso per tromba di fila a soli 22 anni, dal 2009 è professore d’orchestra presso l’Orchestra del Teatro alla Scala di Milano e Filarmonica della Scala, suonando coi più grandi direttori d’orchestra del panorama mondiale (Daniel Barenboim, Georges Pretre, Pierre Boulez, Zubin Metha, Riccardo Chailly, ecc.) e con i quali ha inciso numerosi CD e DVD con importanti case discografiche come DECCA e Deustche Grammophon.
Nicola Martelli suona strumenti Yamaha.