Στις δογματικές μάχες των ορθοδόξων αιώνων ένας Κρητικός επίσκοπος στάθηκε δίπλα στον Άγιο Λέοντα ως υπερασπιστής της ορθοδόξου χριστολογίας. Ο άγιος Μαρτύριος ο επίσκοπος Γορτύνης αναδείχθηκε λαμπρός ποιμενάρχης της ορθοδόξου εκκλησίας στην παλαιά ένδοξη Κρήτη. Έλαβε ενεργό μέρος στην Τετάρτη αγία και πανορθόδοξη Οικουμενική Σύνοδο, η οποία συνεκλήθη επισήμως στη βυζαντινή Χαλκηδόνα. Έγινε αυτό κατά τη χρονιά του χιλίου τετρακοσιοστού πεντηκοστού πρώτου ως ομολογητής των ορθοδόξων χριστολογικών δογμάτων.

Συμμετείχε ευλαβώς μαζί με τους υπολοίπους κρητικούς ορθοδόξους επισκόπους και πατέρες της παλαιάς ευλογημένης εκείνης εκκλησιαστικής εποχής. Στη Σύνοδο παρέστη και ο επίσκοπος Κνωσσού Γεννάδιος καθώς και ο ευλαβής επίσκοπος Λάμπης ο Δημήτριος. Επίσης παρέστησαν στη Σύνοδο ο φωτισμένος επίσκοπος Σουβρίτου Κύριλλος και ο πιστός ορθόδοξος επίσκοπος Απολλωνιάδος Ευσέβιος της εποχής. Πήραν επιπλέον μέρος ο επίσκοπος Ελευθερνών Ευφράτης και ο πρεσβύτερος Χρυσόγονος, ο οποίος αντιπροσώπευε τον Παύλο Κατάνων.

Η Σύνοδος αυτή της Χαλκηδόνος συγκλήθηκε ειδικά για την επίλυση του φλέγοντος χριστολογικού δογματικού ζητήματος της εποχής. Ασχολήθηκε με τη σωστή ορθόδοξη διατύπωση της πίστεως περί των δύο φύσεων, θείας και ανθρωπίνης, του Σωτήρος Χριστού. Η Σύνοδος καθαίρεσε επισήμως τον αιρετικό Διόσκορο της Αλεξανδρείας, ο οποίος δίδασκε τη μονοφυσιτική κακόδοξη χριστολογική διδασκαλία. Διετύπωσε τον περίφημο ορθόδοξο όρο της Χαλκηδόνος, ο οποίος έχει αξία ως δογματικός κανόνας μέχρι σήμερα.

Ο επίσκοπος Μαρτύριος υπέγραψε τις σωτήριες αποφάσεις της Συνόδου αυτής μαζί με τους άλλους ορθοδόξους ιεράρχες. Επιστρέφοντας στη Γόρτυνα συνέχισε με ζήλο την ποιμαντική του διακονία στην παλαιά αγιοτόκο μεγαλόνησο της Κρήτης. Διά πρεσβειών του αγίου Μαρτυρίου επισκόπου Γορτύνης, Χριστέ ο Θεός ημών, ελέησον και σώσον ημάς τους αμαρτωλούς δούλους Σου.