С 2008 по 2010 годы Сергей Валерьевич работал главным акушером-гинекологом города Екатеринбурга. Сразу после этого (в 2010 году) возглавил одно из самых крупных детских лечебных учреждений Екатеринбурга — детскую городскую больницу №10.

Вместе с командой единомышленников Мартиросян создал на базе больницы Екатеринбургский клинический перинатальный центр.

С 2022 года в качестве заместителя главного врача по акушерско-гинекологической помощи он возглавлял самый крупный в Москве перинатальный центр в составе крупной многопрофильной больницы.

Сергей Мартиросян окончил в 1999 году Петрозаводский государственный университет по специальности «Акушерство и гинекология».

В 2006 году уже в Екатеринбурге защитил кандидатскую диссертацию на тему «Профилактика осложнений беременности и родов при железодефицитной анемии на Крайнем Севере».

Является экспертом Национального института качества Росздравнадзора в области качества и безопасности медицинской деятельности, разработчиком клинических рекомендаций Минздрава РФ по акушерству и гинекологии.

Напомним, смена главных врачей екатеринбургских больниц инициирована Татьяной Савиновой. Своих должностей в руководстве больниц лишились главврачи ЦГБ №6, ЦГБ №7, ГКБ №40, кардиоцентра, центра фтизиопульмонологии, «Клинико-диагностического центра «Охрана здоровья матери и ребенка». Кроме того, новые руководители появились у областного медицинского колледжа, госпиталя ветеранов войн на Широкой речке. В УГМУ в отставку ушла ректор.