Хавьер Мартинес Агинага родился 2 сентября 1988 года в Эстелье. Мартинес является воспитанником памплонской «Осасуны». Сезон 2005—2006 провёл в дублирующей команде. Тренер «Осасуны» Хосе Зиганда считал юниора очень перспективным, сравнивая с французским полузащитником Патриком Виейра.

Летом 2006 года 17-летний Мартинес перешёл в «Атлетик» из Бильбао. Сумма трансфера составила 6 миллионов евро. Несмотря на юный возраст, Хави сразу заявил о себе, став одним из ключевых игроков в стане баскской команды.

В том сезоне он сыграл 35 матчей и забил 3 мяча. Его зрелая игра и быстрая адаптация произвели положительное впечатление на специалистов. В следующих сезонах Мартинес продолжил прогрессировать, проводя не менее 30-и матчей в год.

Ходили слухи о возможном переходе Мартинеса в более престижный клуб. В качестве потенциальных покупателей назывались «Ливерпуль», «Челси» и «Фиорентина». Агент футболиста назвал приемлемой для трансфера сумму в 30 млн евро.

Хави Мартинес прошел все юношеские сборные Испании. С командой до 19 лет Мартинес выиграл Чемпионат Европы 2007. В составе молодёжной сборной играл на Чемпионате Европы 2009 года.

11 мая 2010 года наставник главной сборной Испании Висенте дель Боске включил Мартинеса в заявку на Чемпионат Мира 2010.

29 мая 2010 года дебютировал в составе основной сборной, заменив Хави в матче с Саудовской Аравией. 3 июня в товарищеском матче с Южной Кореей Мартинес вышел на замену вместо Давида Сильвы.

На Чемпионате Мира 2010 дебютировал в игре со сборной Чили, заменив Хаби Алонсо на 73-й минуте матча.

29 августа 2012 года Хавьер Мартинес после долгой трансферной саги переходит из Атлетика в Баварию. Официальный сайт Баварии извещает, что хавбек сборной Испании, расторг свой контракт с Атлетиком из Бильбао и подписал соглашение с мюнхенским клубом до 30 июня 2017 года.

"Я очень счастлив и с нетерпением жду, когда смогу играть за клуб с такой необычайной историей, - сказал баск. - Я очень долго ждал этого и, наконец, дождался".

Сумму трансфера Бавария не разглашает, однако вероятно, что речь идет о 40 миллионах евро. Такая сумма отступных была прописана в контракте Мартинеса с Атлетиком, который не хотел отпускать своего лидера.