Беседа происходила на квартире у рабочего Г. В. Бендера. Вынув из кармана гектографированную статью «Насущный вопрос», Мартенс предложил рабочему П. Богданову читать эту статью вслух, а затем сам начал читать ее и подробно разъяснять прочитанное. Как сообщалось в донесении охранки, Л. К. Мартенс объяснил, что в этой статье изложены некоторые положения из книги Карла Маркса «Капитал». По окончании чтения он вынул из кармана семь разных небольших книжек: «Царь-Голод», «Что нужно знать и помнить каждому рабочему» и другие и передал их участникам беседы. После этого собрания участники кружка собирались на квартире у рабочего Г. В. Бендера семь или восемь раз, причем Мартенс каждый раз приносил с собой выписки из книги «Капитал», а иногда и брошюры «преступного содержания»: «Рабочий день», «Рабочая революция», «Конгресс в Брюсселе», «Кто чем живет» и другие. Давая их участникам кружка, он советовал по прочтении брошюр не возвращать их, а передавать другим рабочим.
Начало революционной деятельности Л. К. Мартенса совпало с приездом в Петербург В. И. Ленина. С осени 1893 г., установив связь с марксистскими кружками и передовыми рабочими, В. И. Ленин развернул огромную работу по созданию самостоятельной марксистской рабочей партии. По его инициативе петербургские марксистские кружки в 1895 г. объединились в единую социал-демократическую нелегальную организацию, принявшую название «Союз борьбы за освобождение рабочего класса». Под руководством В. И. Ленина «Союз борьбы» совершает поворот от пропаганды в небольших кружках к агитации в широких массах рабочего класса. В этот период значительно расширяется сеть кружков на заводах и фабриках, проводятся рабочие сходки, организуется массовый выпуск прокламаций. Активное участие в этой работе принимает и группа студентов-технологов, в состав которой входил Л. К. Мартенс. Продолжая вести кружок в железнодорожных мастерских, молодой революционер организует рабочие сходки, распространяет прокламации «Союза борьбы».
В конце 1895 г. встревоженное деятельностью «Союза» царское правительство наносит ему жестокий удар. В ночь на 9 декабря была арестована руководящая группа организации во главе с В. И. Лениным. Однако члены «Союза», оставшиеся на свободе, продолжали борьбу. Среди них был и Л. К. Мартенс.
Руководствуясь указаниями, поступавшими из тюрьмы от В. И. Ленина, «Союз» стремится охватить своим влиянием еще более широкие массы рабочего класса. В начале 1896 г. члены «Союза» организуют несколько массовых сходок. По сообщению охранки, на двух из них выступает с речью Л. К. Мартенс. В апреле 1896 г. «Союз» выпускает две тысячи прокламаций, посвященных пролетарскому празднику 1-е Мая. Через членов своего кружка Л. К. Мартенс распространяет эти прокламации в мастерских Варшавской железной дороги. Он же в мае 1896 г. организует выпуск листовки, предлагавшей петербургским рабочим избрать своим представителем в Международное Социалистическое бюро Интернационала Г. В. Плеханова.
Лето 1896 г. приносит «Союзу борьбы» большую победу: под его руководством в Петербурге проходит массовая стачка текстильщиков, охватившая свыше 30 тысяч рабочих. Впервые в истории России пролетариат поднимался на борьбу за свои права под руководством социал-демократической организации. И член «Союза борьбы» Мартенс принимает самое деятельное участие в проведении этой забастовки — в организации сходок представителей бастующих предприятий, в распространении листовок, освещающих ход стачки, и т. д.
Имя молодого революционера все чаще и чаще начинает мелькать в донесениях охранки. О его «преступной деятельности» среди рабочих министр внутренних дел сообщает и непосредственно Николаю II.
В августе и сентябре 1896 г. полиция наносит новый удар «Союзу борьбы»: арестовываются Н. К. Крупская, М. А. Сильвин, Ф. В. Ленгник, С. И. Радченко и другие — всего свыше ста человек. В ночь на 3 сентября 1896 г. был арестован и Л. К. Мартенс.
В течение нескольких месяцев опытные жандармы, которым было поручено дело «Союза борьбы», десятки раз допрашивали Л. К. Мартенса. Однако ни угрозами, ни обманом, ни запугиваниями им не удалось сломить его волю. Мартенс упорно отказывался от «откровенных показаний».
Сохранилось несколько писем, посланных Мартенсом из этой тюрьмы сестре Ольге. «Вчера пришлось пережить, — писал он, — неприятный день. Сегодня меня оставили в покое; сижу в отведенной для меня одиночной камере и читаю «Геологию» Лайеля… Чтение удивительно сокращает время, и те 18 дней, которые я здесь уже пробыл, прошли для меня незаметно…»