От Пречистой Богородицы преподобный продолжал получать благодатные подкрепления. Однажды в тонком сне Матерь Божия Сама явилась ему в келлии, на лавке, в большом углу, где стояли иконы. "Я глядел, не отрываясь, на Ее святой лик, на очи, исполненные слез, готовых капнуть на пречистое лицо Ее. Встал я ото сна и был в ужасе. Зажег свечу от лампады, чтобы посмотреть, не сидит ли Пречистая Дева на месте, где я видел Ее во сне. Подошел я к образу Одигитрии и убедился, что воистину явилась мне Богородица в том образе, как изображена Она на иконе моей", - вспоминал преподобный.

Вскоре после этого (около 1570 года) преподобный Мартирий принял в Новгороде от архиепископа (Александра или Леонида) священство. Известно, что в 1582 году он был уже игуменом.

Позже Господь даровал Зеленой пустыни еще более богатого благотворителя. В 1595 году в Твери святой Мартирий исцелил умирающего сына бывшего Касимовского царя Симеона Бекбулаговича, помолившись пред своими иконами Живоначальной Троицы и Тихвинской Божией Матери и возложив образ Пресвятой Богородицы на грудь больному. На пожертвования благодарного Симеона были построены церкви в честь Тихвинской иконы Божией Материи святителя Иоанна Златоуста - Небесного покровителя исцеленного царевича Иоанна.

В 1595 году царь Феодор Иоаннович дал монастырю жалованную грамоту, утвердив основанный преподобным монастырь.

Достигнув глубокой старости и приготовляясь к смерти, преподобный Мартирий ископал себе могилу, поставил в ней своими руками сделанный гроб, и много плакал там. Почувствовав близкое отшествие, преподобный созвал братию и умолял своих чад о Господе иметь непоколебимую надежду на Пресвятую Живоначальную Троицу и всецело возложить упование на Матерь Божию, как и он всегда уповал на Нее. Приобщившись Святых Христовых Таин, он дал братии благословение и со словами: "Мир всем православным", - в духовном веселии почил о Господе 1 марта 1603 года.

Преподобный был погребен в ископанной им самим могиле близ церкви Богоматери, а затем его святые мощи покоились под спудом в церкви Пресвятой Троицы, под подвальным храмом в честь святого Иоанна Богослова. Бывший инок Зеленецкого монастыря, митрополит Казанский и Новгородский Корнилий (+ 1698), составил службу и написал житие преподобного Мартирия, использовав личные записки и завещание преподобного.