Es titulà el 1951. Poc influït per l’Escola d’Arquitectura, però sí pel seu treball a l’estudi de Francesc Folguera, inicià la seva tasca professional amb Oriol Bohigas, amb el qual fou, juntament amb altres arquitectes, membre fundador del Grup R. Posteriorment (1962), amb el mateix Bohigas i amb David Mackay, fundà MBM Arquitectes, en què desenvolupà tota la seva carrera professional, amb projectes com ara l’Escola Thau, els habitatges de la Meridiana, les ampliacions d’El Corte Inglés, l’urbanisme de la Vila Olímpica, i el Museu del Disseny i el Palau Nou de la Rambla, a Barcelona; la Mansana Mollet, a Mollet del Vallès; el Pavelló del Futur de l’Expo de Sevilla i els habitatges Kochstrasse de Berlín, entre molts altres.
És destacable també la seva aportació com a difusor i analista d’arquitectura i urbanisme, tant des d’un vessant generalista com especialitzat: entre d’altres, col·laborà a Serra d’Or i, més tard, a Cuadernos de Arquitectura, i participà en l’obra col·lectiva La immigració a Catalunya (1968) i en el treball monogràfic Temas de arquitectura escolar: la evolución de la tipología escolar en Cataluña (1972), i publicà una Guia d’arquitectura de Menorca (1977).
Fou també destacable l’activitat dins l’escoltisme, en el qual, durant el franquisme, tingué càrrecs de responsabilitat —comissari de la Delegació Diocesana d’Escoltisme (1957-58), comissari general dels minyons escoltes (1963-72)—, des d’on promogué una renovació de l’educació basada en els valors de justícia social i catalanitat. Col·laborà a Circular de Minyons Escoltes i Guies Sant Jordi i al Congrés de Lieja del 1965, amb la ponència Escoltisme i política.
Era fill d’Artur Martorell i Bisbal i germà d’Oriol, Maria i Montserrat Martorell.