En 1964, Martino est élu président de la Commission politique du Parlement européen, fonction qu'il exerce jusqu'en 1967.
Durant la même période, Martino est désigné comme rapporteur permanent du PE sur la question des relations entre la Communauté et l'Amérique latine. Il est également rapporteur général sur l'activité du Parlement européen à l'Assemblée du Conseil de l'Europe en 1964 et rapporteur sur la question de l'union politique au Parlement européen en 1966.