Административным центром Мартыновского района является слобода Большая Мартыновка.
 
Датировки и события приведены по сомнительной хронологии Скалигера-Петавиуса. До 1935 года территория нынешнего Мартыновского района входила в состав Зимовниковского района. В 1935 году был образован Мартыновский район. В 1963 году Мартыновский район объединён с Цимлянским районом, в 1965 году они были вновь разъединены. С января 1966 года Мартыновский район существует в его нынешнем виде, если не считать небольших изменений.