За дуэль с Лермонтовым по приказу Николая I он был посажен на три месяца на гауптвахту в Киевской крепости и предан церковному покаянию (эпитимии).
Эпитимия включала в себя молитвы, продолжительные посты, паломничество. Это было тяжелое испытание для Мартынова, и ему пришлось много каяться в своих грехах, постоянно вспоминая убитого им Лермонтова.
После просьб Мартынова о смягчении наказания Святейший синод в 1843 году сократил срок покаяния с 15 до 5 лет, а в 1846 году Мартынов был совсем освобожден от эпитимии.
До самой смерти он держал в своем кабинете лермонтовский портрет и каждый год 15 июля, в годовщину поединка, заказывал заупокойную службу о рабе Божьем Михаиле.
Видимо, Мартынов до конца своей жизни так и не оценил значения Лермонтова как поэта, однако он признавал высокое его умственное развитие. В своей незаконченной автобиографической повести он писал: «Умственное развитие его <Лермонтова> было настолько выше других товарищей, что и параллели между ними провести невозможно. Он поступил в школу уже человеком, много читал, много передумал; тогда как другие товарищи еще вглядывались в жизнь, он уже изучил ее со всех сторон. Годами он был не старше других, но опытом и воззрением на людей далеко оставлял их за собою».
В 1875 году на 60-м году жизни Мартынов умер и был похоронен на территории усадьбы Мартыновых.
В 1924 году в бывшем имении Мартыновых разместилась колония беспризорников.
После того как дети узнали, кто похоронен на территории имения, они разбросали останки Мартынова по усадьбе.
Таким образом, Мартынов не нашел себе места в жизни, а его останки не нашли упокоения после смерти.