Родился в городе Кемерово в 1936 году. В 1954 году, сразу после получения аттестата зрелости в кемеровской школе № 33, он закончил аэроклуб по курсу пилотов. В большой спорт Владимир пришел уже зрелым и опытным летчиком. В 1962 году по результатам зональных соревнований Сибири и Дальнего Востока был приглашен в сборную команду Советского Союза. В 1966 году и еще четыре раза становился абсолютным чемпионом Советского Союза по самолетному спорту. В этом же году, в Москве, Владимир Давыдович завоевал звание абсолютного чемпиона Мира по высшему пилотажу. Наряду с многочисленными спортивными наградами, титулами и званиями: четырехкратный абсолютный чемпион СССР по самолетному спорту, абсолютный чемпион Мира по высшему пилотажу, Заслуженный мастер спорта СССР, обладатель 24 золотых и 5 серебряных медалей, Владимир Мартемьянов награжден орденом Трудового Красного Знамени. При подготовке к чемпионату Мира в г. Ессентуки 13.04.1970 года В. Д. Мартемьянов погиб. Решением Кемеровского городского Совета народных депутатов от 30.05.2003 присвоено звание «Почетный гражданин города «Кемерово» (посмертно).