Pada 2013, Marthino Lio mulai debut pada film layar lebar bejudul Merry Go Round, dari sini beragam genre film ia bintangi, mulai drama komedi, romantis, thriller, action, horor hingga film biopik.
Film yang dibintanginya yakni 3 Pilihan Hidup pada 2016, The Guys pada 2017, Eiffel... I'm in Love 2 dan Sultan Agung: Tahta, Perjuangan, Cinta pada 2018, Matt & Mou, Mantan Manten, #MoveOnAja dan Sin pada 2019, Tersanjung the Movie, Persepsi, Cinta Bete, Losmen Bu Broto, Kadet 1947 dan Seperti Dendam, Rindu Harus Dibayar Tuntas pada 2021.
Lalu, Gendut Siapa Takut?!, Pamali dan The Big 4 pada 2022, Balada Si Roy, Mangkujiwo 2, Jin Qorin, Sewu Dino, Buya Hamka, Detektif Jaga Jarak, Layangan Putus the Movie dan Hamka & Siti Raham Vol. 2 tahun 2023. Serta Glenn Fredly the Movie dan Dosa Turunan yang akan rilis 2023.
Dia juga pernah memerankan dua film pendek yakni Sleep Tight tahun 2015 dan Sekar tahun 2018. Beberapa serial web yang diperankannya yakni Grisse tahun 2018, Nawangsih tahun 2019, Rumah Biru the Series dan Nikah Milenial tahun 2021, Layangan Putus tahun 2021-2022, Assalamualaikum Calon Imam Season Two tahun 2022, Suami-Suami Masa Kini 2 tahun 2023, dan Losmen Bu Broto dan Sang Diva yang akan tayang 2024.
Dia juga menjajal dunia tarik suara dalam lagu berjudul Ratusan Purnama tahun 2016, bersama Melly Goeslaw. Ini adalah lagu tema Ada Apa dengan Cinta? 2. Dia juga pernah berkolaborasi dengan band Element dan Cantika Abigail dalam lagu Cinta Misterius tahun 2008.