Martinellijeva je od sredine 50. let prejšnjega stoletja skupaj z rojakinjami Sophio Loren, Gino Lollobrigido in Claudio Cardinale več kot desetletje veljala za eno najbolj vročih Italijank v Hollywoodu in zunaj njegovih meja, nastopala je v najrazličnejših filmskih žanrih: od italijanskih koprodukcij zgodovinskih epov prek romantičnih komedij, erotičnih skečev do špageti vesternov.

Na filmskih platnih se je pojavljala ob velikanih, kot so Kirk Douglas, John Wayne, Robert Mitchum, Charlton Heston in Anthony Quinn, sodelovala je z uglednimi režiserji, tudi z Orsonom Wellesom. Zaradi njene suhljate, že kar vilinske pojave so jo primerjali z Audrey Hepburn, a z dodanim seksualnim nabojem.

Rodila se je 30. januarja 1935 kot Elisa Tia v toskanskem kraju Groseto v družini z osmimi otroki, pri 16 je dobila prvo manekensko delo v Rimu, odkril jo je vzhajajoči oblikovalec Roberto Capucci. Predstavljala je njegovo prvo kolekcijo in pod okriljem agencije Ford delala v Parizu in New Yorku.

Polgola "Indijanka"
Priložnost na filmu je dobila po tem, ko je Anne Buydens, žena Kirka Douglasa, ki je vodila modno hišo, manekenko, ki se je pojavila tudi v modni bibliji Vogue, opazila na naslovnici revije Life. Moža, ki je takrat že užival status filmske zvezde, je opozorila na lepotico eksotičnega videza in hitro jo je povabil v svojo novo produkcijsko hišo ter ji dal vlogo v Indijanskem bojevniku (1955).

Danes bi bila odločitev, da vlogo hčerke indijanskega poglavarja Rdečega oblaka dajo belopolti igralki, seveda sporna, v 50. letih prejšnjega stoletja pa je bilo takšno ravnanje pravilo, ne izjema. Martinellijeva se je kot Onahti, pripadnica ljudstva Sioux, v prizoru, ki jo je izstrelil med zvezde, kopala polgola v gorskem potoku, zaradi takrat zgolj osnovnega znanja angleščine ji je prišlo čisto prav, da njen lik ni kaj veliko govoril.

Od Donatelle do Hatari!
Po tem filmu ji Douglas, s katerim sta se zapletla v nekaj nesoglasij, ni več zagotovil dela, zato se je vrnila v Italijo in tam posnela Donatello, film Maria Monicellija, katerega zaplet, povezan z zamenjavo identitete, je spominjal na ameriške romantične komedije. Vloga ji je prinesla nagrado za najboljšo igralko na festivalu v Berlinu. Sledila je raznolika mešanica filmov, njena največja uspešnica v Hollywoodu pa je bila Hatari! (1962) v režiji Howarda Hawksa, v filmu je igrala fotografinjo afriške divjine, ki se zoperstavi mačistični skupini lovcev, ki jo vodi nihče drug kot John Wayne.

Poleg uspešne filmske kariere je Martinellijeva vzdrževala bleščeče družabno življenje, med njene prijatelje so spadali tudi Maria Callas, Aristotel Onassis in Jackie Kennedy. Leta 1957 se je poročila z grofom Francom Mancinellijem Scottijem di San Vitom, a je zakonu njegova mati hudo nasprotovala in par, ki se jima je rodila hči Cristiana, se je leta 1960 razšel. Po dolgem ločitvenem postopku - v Italiji takrat ločitve še niso bile dovoljene - se je poročila s fotografom in oblikovalcem pohištva Willyjem Rizzom, s katerim sta ostala skupaj vse do njegove smrti leta 2013. Poleg hčere sta filmsko divo preživela dva vnuka, dva pravnuka in več sester.