Родился в 1925 году. В августе 1943 года Валентин Дмитриевич попал на фронт после окончания Новосибирского пехотного училища. Воевал на Украинском фронте. Участвовал в боях при форсировании Днепра. Здесь, в боях под Кременчугом, был ранен 28 сентября 1943 года.

Исключительный героизм, стойкость и отвагу проявил лейтенант Мартыщенко в боях у Днепра. Батальон в числе первых под минометным огнем противника начал переправу через реку. Бойцы под руководством лейтенанта Мартыщенко захватили небольшой плацдарм на правом берегу. Тогда гитлеровцы предприняли мощную контратаку, в результате которой потеснили батальон к самой воде. В критический момент Валентин Дмитриевич личным примером поднял бойцов в атаку, и батальон выполнил боевой приказ. Но в этом бою лейтенант Мартыщенко был ранен. Правительство высоко оценило заслуги Валентина Дмитриевича перед Родиной, наградив его за Днепровские бои орденом Красной Звезды.

После госпиталя лейтенант Мартыщенко вновь вернулся в свой полк, пройдя с ним через поля Украины, Молдавии, освобождая народы Европы от фашистских захватчиков. О мужестве, воинском долге гвардии лейтенанта Мартыщенко Валентина Дмитриевича говорят его награды: орден Красной Звезды, орден Отечественной войны II степени, медали «За взятие Будапешта», «За взятие Вены», «За победу над Германией», несколько благодарностей. Закончил войну разведчик Мартыщенко В.Д. в Австрии.

После войны работал на Новосергеевском разрезе машинистом экскаватора.

Награжден медалью «Ветеран труда».