Младший лейтенант, служил в составе 210 ближне-бомбардировочного авиаполка Одесского военного округа (командир полка Кожемякин Александр Владимирович). Стрелок-бомбардир. Летал в экипаже лейтенанта Мартынова Алексея Михайловича.

30 июля 1941г. полк приступил к боевой работе на Южном фронте.

5 августа 1941г. в воздушном бою в составе звена сбил истребитель Ме-109 (Мессершмитт-109).

8 августа в районе Арбузники-Баштанка группа самолетов Су-2 разбомбила колонну противника, уничтожив до 30 танков и автомашин.

12 августа 5 самолетов Су-2 1 авиаэскадрильи, вылетев в 6-57, в 7-07 бомбили с высоты 1400м. танки и пехоту противника на северной окраине Сухой Еланец. Уничтожено 20 танков и автомашин. Были обстреляны зенитной артиллерией противника, вернулись без потерь в 7-53.

14 августа при поддержке действий 55 стрелкового корпуса в районе Баштанка, бомбил и расстреливал из пулемета пехоту и артиллерию противника.

22 августа 1941г. группа из 8 самолетов Су-2 1 авиаэскадрильи бомбила автоколонну протвника в районе Сурско-Покровское (на подступах к г.Днепропетровску). Уничтожено до 3-х цистерн горючего и 5 автомашин.

26 августа группа из 6 самолетов Су-2, взлетев в 17-25, имела задачу- разрушить понтонный мост через  р.Днепр у Ломовки. В 18-10, сбросив с высоты 1000м 24 фугасные авиабомбы ФАБ-100, наблюдали прямое попадание в центр моста.

27 августа 6 самолетов Су-2 с 15-03 до 16-25 бомбили переправу противника на р.Днепр. Над целью были атакованы тремя истребителями Ме-109 (Мессершмитт-109). Один из них после трех очередей старшего бомбардира Кабаева с пламенем с левой плоскости пошел к земле.

1 сентября 4 самолета 1-й АЭ, вылетев в 10-45, в 11-15 отбомбили с высоты 1500м скопление войск противника на левом берегу р.Днепр в районе Каховки. При выходе от цели были атакованы 3 истребителями Ме-109 (Мессершмитт-109). В Воздушном бою у самолета лейтенанта Мартынова (бортовой номер 6- красный) был разбит козырек летчика. Все самолеты вернулись в 12-00.

3 сентября в районе Никополь уничтожены склады с боеприпасами.

4 сентября группа самолетов бомбила и трижды штурмовала пехоту противника, уничтожив до двух румынских батальонов пехоты.

7 сентября в 16-40 вместе с экипажем- летчик Кравченко Александр Михайлович и стрелок-бомбардир Каюнчин Иван Петрович на двух самолетах вылетели на разведку вдоль р.Днепр. Обнаружив скопление танков в районе Новой Каменки сбросили 8 авиабомб. Продолжили вести разведку, были обстреляны зенитной артиллерией противника. Сбросили 10000 листовок. В 18-05 вернулись на аэродром.

К 12 сентября совершил 74 боевых вылета. Повторно представлен к ордену Красного Знамени. Приказом от 12 февраля 1942г. награжден орденом Красного Знамени.

За совершенные 100 боевых вылетов 19 сентября 1941г. представлен к званию Герой Советского Союза, представление поддержал командующий войсками Южного фронта генерал-лейтенант Малиновский. Приказом от 23 февраля 1942г. награжден орденом Ленина.

13 октября 1941г. С 17-00 до 17-20 самолеты полка вылетели с аэродрома Кутейниково на новое место базирования- аэродром Ровеньки. Полет проходил в условиях низкой облачности и дождя. В 18-35 летчик Мартынов совершил вынужденную посадку в районе Ровеньки.  С вынужденной посадки вернулся 16 октября в 10-40.

Михаил Иванович в составе 8 гвардейского бомбардировочного Краснознаменного авиаполка.

Проходил сборы офицеров ВВС Красной армии при Средне-Азиатском военном округе.

Гвардии капитан, награжден медалью: «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

В 1950г. награжден медалью «За боевые заслуги», в 1955г.- орденом Красной Звезды.

Службу окончил: 08.10.1974г. гв.полковник.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.