В 1942 году благодаря хлопотам писателя А. Калинченко был принят в СП СССР. В 1943 году К. М. Симонов предложил своё место фронтового корреспондента в «Красной Звезде». Мартынов вернулся в Омск «за вещами», но был тут же призван в армию, в Омское пехотное училище. По состоянию здоровья был освобождён от военной службы, и служил как литератор — писал историю училища.

Сборник «Лукоморье», «зарезанный» А. А. Фадеевым, усилиями нового председателя Союза писателей СССР Н. С. Тихонова вышел в 1945 году. В феврале 1946 года Л. Н. Мартынов переехал в Москву.

В декабре 1946 года в «Литературной газете» вышла разгромная статья В. М. Инбер о книге стихов «Эрцинский лес» (Омск, 1946). После резкой критики и «проработки» в Москве, Омске и Новосибирске тираж книги был уничтожен, и доступ к печати закрылся на девять лет. Всё это время поэт писал «в стол» и зарабатывал переводами.

Переводил на русский язык стихотворения английских (Ч. Дибдин, А. Теннисон), чешских (Ян Неруда), чилийских (Пабло Неруда), венгерских (Э. Ади, А. Гидаш, Д. Ийеш, Ш. Петефи, И. Мадач, Й. Аттила), литовских (Э. Межелайтис), польских (Я. Кохановский, А. Мицкевич, Ю. Тувим, Ю. Словацкий, Ю. Пшибось, А. Важик, Ц. Норвид, К. Галчинский), французских (А. Рембо, В. Гюго, Ш. Бодлер), итальянских (С. Квазимодо, А. Северини), югославских (О. Жупанчич, М. Крлежа) и других поэтов. По словам Л. М., он перевёл около ста тысяч стихотворных строк. За переводческую деятельность награждён правительством Венгрии орденами «Серебряный Крест» (1949), «Золотая Звезда» (1964) и «Серебряная Звезда» (1970).

Первая книга после вынужденного простоя вышла в 1955 году — книга «Стихи» была «первым поэтическим бестселлером» после войны, сразу стала редкостью; в 1957 г. она была переиздана. После этого Мартынова стали печатать так часто, что Ахматова по этому поводу с неудовольствием заметила, что «поэту вредно часто печататься». Несмотря на признание, поэт вёл закрытый образ жизни, и уже при жизни его называли не иначе как «тихий классик»

Историки литературы часто упоминают имя Мартынова в связи с выступлением на общемосковском собрании писателей 31 октября 1958 года, где речь шла о Б. Л. Пастернаке. Вернувшегося только что из Италии Л. Мартынова вызвали на трибуну рассказать об отношении итальянцев к Пастернаку. Мартынов выразил раздражение «сенсационной трескотнёй» заграничной печати вокруг одного имени. Хотя Мартынов присоединил свой голос к хору осуждавших Пастернака, отмечалось, что его выступление было далеко не самым резким.

В 1960—1970 гг. писал книгу мемуарной прозы, которую задумывал назвать «Стоглав». Сам поэт писал, что «Стоглав» «касается не только возникновения того или другого моего стихотворения, но, будучи правдив и ясен, по возможности — всего строя жизни». Однако время и цензура не позволили напечатать все главы одновременно, потому последовательность глав нарушена. Первый сборник автобиографических новелл «Воздушные фрегаты» вышел в 1974 г. По красоте стиля и широте охвата его можно назвать «энциклопедией» жизни омских художников 1920—1940-х годов. Второй сборник новелл — «Черты сходства» — вышел уже после смерти поэта (М.: Современник, 1982). И, наконец, спустя четверть века, в 2008 году были напечатаны все остальные новеллы книги «Стоглав» (М.: Вече, 2008).