Nato a Galliera Veneta (PD) il 13 gennaio 1945. Passista veloce, alto m. 1,70 per kg. 65. Professionista dal 1969 al 1970 senza ottenere vittorie.
Forse il più forte dilettante italiano di sempre, perlomeno lo è stato sicuramente come numero di vittorie ottenute (poco meno di 300), ma poi deludente come nessuno, viste le attese, tra i professionisti. Una traduzione-constatazione sul sentiero manicheo, comunque estremamente veritiera. Un corridore completo come pochi fra i dilettanti, dal fisico compatto e dalla grinta effervescente, denso di classe, carisma e genio. In lui poi convivevano con giusto missaggio atteggiamenti guasconi e burloni, nonché il sempre significativo velo di spavalderia figlio tanto della sicurezza, quanto della consapevolezza di non dover mai tradire se stesso. Insomma, in Flavio Martini dilettante, insistevano connotati da autentico fuoriclasse, che lo avvolgevano e pretendevano lui in ogni consesso di gara ed in ogni corsa, da quella attorno al campanile a quella internazionale. Quello era il suo ciclismo.
Cresciuto nell'Unione Ciclistica Giorgione 1908, Martini, già nel 1964 si collocò fra i dilettanti più in vista, assieme ai compagni Mordegan, Martinello e Stocco vinse infatti la Coppa Adriana, allora da considerarsi una sorta di Tricolore a squadre. Il crescendo di Flavio continuò raggiungendo gli apici nel biennio 1967-'68. In quel lasso vinse due volte il Bronzo Mondiale nella 100 chilometri a squadre: nel 1967 ad Herleen con Lorenzo Bosisio, Vittorio Marcelli e Benito Pigato, ed a Imola 1968, con gli stessi Marcelli e Pigato, oltre a Giovanni Bramucci. Nel 1967 vinse l'Oro ai Giochi del Mediterraneo di Tunisi sempre nella crono-squadre coi soliti Marcelli e Pigato e Tino Conti. Sempre in quel biennio vinse la Preolimpica di Mexico '68, la Premondiale di Nancy in Francia e quella di Vervies in Belgio, il Giro dello Zambia, ed in Italia, nell'anno olimpico, colse fra la miriade di altre, le vittorie nel trofeo De Gasperi, nel Trofeo Matteotti - Marcialla e nel Gran Premio San Gottardo. Partecipò alla prova individuale delle Olimpiadi di Città del Messico dove chiuse 31°, ma va detto che corse in protezione dell'affondo d'Oro di Pierfranco Vianelli. Nel 1969 passò professionista con la Gris 2000, un sodalizio che aveva fatto il grande salto dai dilettanti ai prof e che aveva in organico praticamente solo neopro. Doveva e poteva essere il team ideale per Flavio, invece settimana su settimana, il ragazzo di Galliera Veneta costruì il suo flop. Nella stagione si ritirò dal Giro d'Italia nel corso della nona tappa che si concludeva a Potenza. Nell'anno fu poi 2° nel GP di Col San Martino e 4° nel Giro delle Marche. Flavio pativa le distanze superiori ai 200 chilometri tipiche delle corse dei professionisti del tempo. A fine stagione la Gris lasciò e Martini riuscì a trovare un ingaggio per il 1970 alla Cosatto Marsicano. Ma il suo grigiore per l'impossibilità di essere quello che era fra i "puri", vista la non garantita tenuta alla distanza, si acuì. Al Giro d'Italia si ritirò alla diciottesima tappa che si concludeva sulla Marmolada e per il resto di stagione, nulla che potesse farlo uscire dall'anonimato. I dettami ed i ritmi dei dilettanti erano il suo ciclismo e voleva ritornarci. Non fece niente per allungarsi la carriera da prof e ritornò "puro" e vincente. Nella nuova carriera dilettantistica, conquistò fra la miriade di successi, la Vicenza-Bionde e il Giro del Belvedere nel 1974, il Circuito Sant'Urbano e il G.P. Comune di Ceregnano nel 1977. Chiuse la seconda parentesi fra i "puri" nel '78, a 33 anni. Ma non chiuse la sua voglia di vincere e da amatore veterano, ha saputo conquistare i titoli del veneto, quelli italiani e mondiali.