Jörgen Mårtensson ble verdensmester individuelt to ganger, på den klassiske distansen under VM i Marienbad i Tsjekkoslovakia i 1991 og på samme distanse i tyskeDetmold i 1995. Han vant den prestisjetunge femdagerskonkurransen O-Ringen i 1981, bare 21 år gammel. Han vant også O-Ringen sammenlagt i 1996 og 1997 (37 år gammel). I 1993 var han beste svenske i Stockholm Marathon.
Jörgen Mårtensson orienterte for klubbene Malmby IF, Almby IK og Strängnäs-Malmby OL. Han har en av de lengste karrierene på verdensklassenivå innen orienteringssporten. Han deltok i verdensmesterskap i hele 17 år. Mårtensson tok ti medaljer i VM over en periode på seksten år. Mårtensson tok i alt åtte medaljer i Nordisk mesterskap i orientering, fordelt på fem gull, ett sølv og to bronse. Petter Thoresen er eneste herreløper med like mange gull i nordisk.
Sammen med franske Thierry Gueorgiou er han den eneste som har tatt VM-medalje på langdistanse (klassisk distanse) fire ganger på rad.
