L'attività scientifica di Emilio Martines riguarda principalmete lo studio della fisica dei plasmi confinati magneticamente di interesse fusionistico, con attività collaterali orientate ad altri tipi di applicazioni. La maggior parte dell'attività riguarda plasmi confinati magneticamente in configurazione Reversed Field Pinch (RFP). Questa configurazione costituisce una possibile alternativa al più noto tokamak per la realizzazione di un reattore a fusione.

Il maggior esperimento al mondo che utilizza la configurazione RFP è RFX-mod, operante a Padova. L'esperimento RFX-mod è gestito dal Consorzio RFX, un consorzio costituito da CNR, ENEA, INFN e Università di Padova, con una piccola partecipazione delle Acciaierie Venete. RFX-mod ha avuto una prima fase di attività dal 1991 al 1999 (con il nome di RFX). Successivamente sono state apportate importanti modifiche alla macchina, che ha ripreso a funzionare a partire dal 2004. 

L'attività scientifica di Emilio Martines si articola attualmente nei seguenti filoni principali:

• Turbolenza nei plasmi magnetizzati
• Configurazioni di equilibrio elicoidali in plasmi RFP
• Limite di densità nei plasmi fusionistici
• Propulsori MPD per applicazioni spaziali
• Applicazioni biomediche in vivo dei plasmi

Altri argomenti studiati in passato sono:

• Misura del trasporto indotto dalla turbolenza nella regione esterna di plasmi fusionistici
• Effetto del profilo di velocità di plasma sui processi di trasporto
• Locking di modi MHD in plasmi RFP
• Sonde elettriche avanzate per la misura di proprietà del plasma
• Studio numerico della forma della funzione di distribuzione delle velocità degli elettroni nei plasmi RFP
• Uso di calcolatori paralleli per simulare il plasma intorno ad oggetti solidi
• Sistemi di magnetron sputtering per la deposizione di film sottili