В Строгановском толковом иконописном подлиннике (так называемом Клинцовском подлиннике) конца XVIII в. описание облика Мартирия включено в Собор Киево-Печерских святых (все без указания дня памяти): «В стихаре, кадило в правой руке, левая молебна, рус, власы и брада Никиты мученика, косы на правом плече, стихарь бакан, испод лазорь, зрит назад, уларь (орарь) на левом плече» (Библиотека Академии Наук). Единоличное изображение Мартирия представлено на иконе 1840 гг. работы мастеров Киево-Печерской лавры (иеромонах Иринарх с учениками) и находится на стене у раки святого в Дальних пещерах лавры. Мартирий показан мужем старше средних лет, вьющиеся с проседью волосы открывают лоб с небольшой залысиной, борода окладистая, менее средней длины; представлен в повороте влево на три четверти, почти поколенно, облачён в соответствии со своим служением в стихарь, под широкими рукавами которого виден подрясник, на запястьях – поручи, препоясан крестообразно орарем; в правой руке держит кадило, левая прижата к сердцу. Близок по возрастной характеристике, несмотря на седую бороду, образ святого на иконе «Собор преподобных отцов, нетленно почивающих в пещере преподобного Феодосия» (1890 г.), созданной в мастерской Киево-Печерской лавры и находящейся при нижнем входе в Дальние пещеры. Мартирий изображён также в момент служения: левая рука поднята перед грудью в жесте возглашения, в опущенной правой держит край ораря, перекинутого через левое плечо. В составе богослужебного облачения – камилавка на голове (длинные волосы зачёсаны назад), стихарь зелёного цвета. Фигура показана в лёгком развороте вправо. В нимбе надпись: «Прп: Мартрй Даконъ». Образ святого включается в состав композиции «Собор Киево-Печерских святых» расширенного извода, начало сложения которого связано с процессом соборной канонизации печерских чудотворцев и приходится на вторую половину XVII в. Эта схема воспроизводилась на иконах и эстампах вплоть до конца XIX в. В большинстве случаев местоположение Мартирия остаётся неизменным – в левой группе чудотворцев, почивающих в Дальних (Феодосиевых) пещерах, в верхней части композиции, обычно в восьмом снизу ряду, в центре группы из пятерых святых, рядом со святым того же служения – диаконом преподобным Ахилой; оба этих святых выделяются диаконским облачением, контрастным по цвету тёмным монашеским одеждам; фигура Мартирия, как правило, показана развёрнутой от центра, словно в духовной беседе с преподобным Ахилой.