La Dra. Martínez de Pinillos es licenciada en Humanidades por la rama de Patrimonio Histórico y Doctora Internacional en Evolución Humana por la Universidad de Burgos, la Universidad de Oviedo y la Universidad de Alcalá. Obtuvo una Juan de la Cierva-Incorporación en el año 2020 y actualmente tiene un contrato postdoctoral en el Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH), dentro del proyecto ERC-Tied2Teeth liderado por Leslea J. Hlusko.

Ha desarrollado su carrera investigadora en el CENIEH bajo la tutela del profesor José María Bermúdez de Castro y la Dra. María Martinón-Torres y forma parte del Equipo de Investigación de Atapuerca desde el año 2004. Durante años ha participado en eventos para la difusión de la ciencia a la sociedad, impartiendo talleres, conferencias y seminarios tanto en España como en el extranjero. En 2014 promovió el Proyecto Ratón Pérez para la recogida de dientes deciduos, coordinando a día de hoy las campañas de recogida a nivel nacional e internacional y gestionando la Colección Ratón Pérez.