Em julho de 2001 foi contratado pelo Grêmio para a disputa do Brasileirão. As frequentes lesões e suspensões de Ânderson Lima abriram caminho para Pedrinho fazer boas partidas pelo tricolor. Acabou o campeonato sendo um dos melhores laterais do certame.

Já em 2002, não teve a mesma sorte. O desempenho de Ânderson Lima foi muito mais regular e Pedrinho amargou a reserva o ano todo. Ainda teve uma lesão no joelho esquerdo no final do ano.

O Internacional deu abrigo ao jogador. Atravessou Porto Alegre e parou no Beira-Rio ainda em recuperação de cirurgia. Apenas em maio ficou às ordens de Muricy Ramalho. Problemas familiares e a falta de ritmo atrapalharam a volta do lateral ao Internacional. Foi dispensado em dezembro.

As lesões fizeram Pedrinho encerrar a carreira prematuramente. Hoje, tem uma loja de artigos esportivos em Porto Alegre, a Pedrinho Sports.

Em 1986, foi contratado pelo Vitória. No ano seguinte, trocou o rubro-negro baiano pelo rival local Bahia. Em 88, conquistou o título baiano e no segundo semestre, veio à Porto Alegre defender o Inter.

Sua passagem pelo Beira-Rio, embora não tenha conquistado nenhum título, foi marcante. Junto com Nílson e Maurício, fez um trio de ataque memorável. Foi um dos protagonistas do Gre-Nal do Século, do vice-campeonato brasileiro de 88 e da triste eliminação para o Olimpia, na Libertadores de 89.

Após um 1990 traumático para o Inter, foi defender o Galo mineiro no ano seguinte. A missão foi árdua: substituir o ídolo Éder Aleixo e passar por cima de seu passado cruzeirense. Deu certo. Conquistou o campeonato mineiro e o carinho da torcida atleticana.

Seu último grande momento da carreira foi pelo Guarani, clube que defendeu de 92 a 96, intercalando passagens pelo Flamengo, em 93, e Paraná Clube, em 95. No Guarani, atuou ao lado de Amoroso, Djalminha e Luizão, jogando na meia-cancha.

Passou pelo Ceará, em 1997, antes de encerrar a carreira pelo União São João de Araras, em 1998.

Em seguida, rumou para o Sporting Lisboa, onde não conseguiu se adaptar e não teve sucesso. Em 1998, retornou ao Brasil para defender o São Paulo. Teve a sorte de fazer uma excelente dupla de meio-campo com Raí. Conquistou o Paulistão em 98 e 2000, e o Rio-São Paulo em 2001.

Mesmo alternando bons e maus momentos no Morumbi, conseguiu chegar á Seleção. Disputou a Copa das Confederações em 2001, onde o Brasil foi eliminado pela Austrália. Marcou um gol.

No ano de 2002, veio para o Internacional, assinando um "contrato de risco". Se rendesse, ganharia aumento de 50 mil para 80 mil. Sempre respeitoso com o Inter, Carlos Miguel não teve problemas por sua identificação com o lado azul de Porto Alegre. Visivelmente fora de forma, não rendeu no Internacional e acabou dispensado no final do ano.

Após deixar o Beira-Rio, retornou ao seu clube de coração, o Grêmio, em 2003. Depois de um período treinando em academias, foi inscrito na segunda fase da Libertadores, mas o tricolor foi eliminado nas quartas-de-final pelo Independiente Medellín. Conseguiu uma sequência de dez partidas com o técnico Adílson Baptista, porém, se lesionou e ficou mais meio ano no estaleiro. Deixou o Grêmio no início de 2004.

Seu último clube foi o Corinthians Alagoano, onde jogou de 2005 a 2007, ano em que ajudou o clube a subir para a Série C do Brasileirão. Atualmente, joga no time de showbol do Grêmio.

Depois do Paulistão de 2001, onde o Guarani terminou em penúltimo, foi contratado pelo Internacional para a disputa do Brasileirão. Começou o campeonato com o pé esquerdo. Na primeira rodada, perdeu um pênalti na derrota por 2 a 0 para o Juventude, em pleno Beira-Rio.

Na segunda rodada, cometeu um pênalti bobo na derrota para o Coritiba por 3 a 2, no Couto Pereira. Martinez foi sacado do time e, na sequência, o Inter emplacou 4 vitórias seguidas. Voltou ao time contra o seu ex-clube e o Inter empatou em 2 a 2.

A primeira vitória do Inter com Martinez em campo, pelo Brasileirão, só veio na 17ª rodada, diante do Vasco. 2 a 0 no Beira-Rio. O Inter perdeu a chance de se classificar nas últimas rodadas do campeonato.

Martinez acabou retornando ao Guarani em 2002. No Cruzeiro, em 2003, conquistou os títulos mais importantes da sua carreira, mas como reserva: Mineiro, da Copa do Brasil e Brasileiro. Em 2007 foi para o Palmeiras. No Palestra Itália, conquistou o Paulistão de 2008.

Passou ainda por Cerezo Osaka, Náutico e, atualmente, está no Criciúma.