Martínez llega procedente del Toulouse y, tras el técnico campeón Xabi Alonso, es el segundo español que se sienta en el banquillo del club alemán.
"Hemos analizado a fondo qué entrenador se adapta mejor a la próxima fase de desarrollo del Bayer 04", ha explicado el director deportivo, Simon Rolfes. "Carles Martínez ha potenciado con éxito a numerosos jóvenes en el Toulouse y ha convertido a un equipo con perfil internacional en un bloque muy sólido".
Martínez firma por dos temporadas. En la pasada campaña llevó al Toulouse al noveno puesto y en 2023, aún como segundo entrenador, ganó la Copa con el club. "Carles es un técnico con principios claros y una idea de juego moderna", ha afirmado Rolfes. "Estamos convencidos de que puede aportar los impulsos adecuados para el futuro deportivo del club".
El contrato de Martínez en Francia había finalizado al término de la temporada.
La llegada del técnico español supone para el Bayer el final de un largo proceso, ya que la salida de Hjulmand se venía intuyendo mientras la temporada seguía en marcha. El entrenador, de 54 años, había asumido el cargo tras la segunda jornada, sustituyendo a Erik ten Hag, y logró estabilizar al equipo con una gran primera vuelta. Sin embargo, la segunda parte de la temporada fue decepcionante. El equipo no logró clasificarse de nuevo para la Champions League.
A finales de mayo parecía inminente un acuerdo con el español Andoni Iraola, del AFC Bournemouth, pero finalmente fue tentado por el FC Liverpool. El brasileño Filipe Luis aceptó la oferta del AS Mónaco, mientras que también se barajó el nombre de Oliver Glasner, campeón de la Conference League con el Crystal Palace.