Martín, acusado de haberse apoderado ilegalmente del alto cargo pontificio y de haber tramado con Olimpio contra Constantinopla, fue llevado por mar a la ciudad del Bósforo. El largo viaje, que duró quince meses, fue el comienzo de un cruel martirio. Durante las numerosas escalas no se permitió a ninguno de los fieles que salieron a saludar al Papa que se acercaran a él. Al prisionero no se le daba ni siquiera el agua para bañarse. EL 17 de septiembre del 654 llegó a Constantinopla, fue colocado en una camilla y expuesto durante todo un día a los insultos del pueblo, y después lo encerraron durante tres meses en la cárcel Prandiaria. Después comenzó un largo y extenuante proceso, durante el cual fueron tales las sedicias que le hicieron murmurar al imputado: “Hagan de mí lo que quieran; cualquier clase de muerte será un bien para mí”.