Considerato uno dei migliori prospetti tra i running back disponibili nel Draft NFL 2012<ref>{{cita web |url=http://www.nfldraftscout.com/ratings/dsprofile.php?pyid=70789&draftyear=2012&genpos=RB |titolo=NFL Draft Scout |lingua=en |accesso=6 maggio 2012 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120502161302/http://www.nfldraftscout.com/ratings/dsprofile.php?pyid=70789&draftyear=2012&genpos=RB |dataarchivio=2 maggio 2012 |urlmorto=sì }}</ref>, Martin fu scelto come 31º assoluto dai Tampa Bay Buccaneers<ref>{{cita web |url=https://mondonfl.blogspot.it/2012/04/riflessioni-post-draft.html | titolo=Riflessioni post-Draft }}</ref>. Il 9 settembre, alla prima gara da professionista, Martin e i Bucs, guidati dal nuovo allenatore [[Greg Schiano]], iniziarono con una vittoria per 16-10 in casa contro i [[Carolina Panthers]], in cui corse 95 yard su 24 tentativi<ref>{{cita news|lingua=en|url=http://www.nfl.com/gamecenter/2012090911/2012/REG1/panthers@buccaneers#menu=highlights&tab=recap |titolo=Game center: Carolina 10 Tampa Bay 16 |editore=NFL.com |data= 9 settembre 2012 |accesso= 10 settembre 2012 }}</ref>. Per questa prestazione, fu uno dei candidati al premio di [[Pepsi NFL Rookie|rookie della settimana]]. Nel turno successivo, i Bucs persero contro i [[New York Giants|Giants]] dopo essere stati in vantaggio di 14 punti, contro cui Martin segnò il suo primo touchdown<ref>{{cita news|lingua=en|url=http://www.nfl.com/gamecenter/2012091600/2012/REG2/buccaneers@giants#menu=highlights&tab=analyze |titolo=Gamecenter: Tampa Bay 34 New York 41 |editore=NFL.com |data=16 settembre |accesso= 17 settembre 2012 }}</ref>.
[[File:Doug Martin 2013 Pro Bowl.jpg|thumb|left|Martin nel Pro Bowl 2013.]]
