Актёр театра и кино. Карен родился 20 сентября 1982 года. В 2005 году окончил театральную студию Армянского театра при Посольстве Республики Армения, в 2016 году - режиссёрский факультет ВГИКа (мастерская А. Е. Учителя). В 2005-2010 годах - актёр Московского армянского театра п/р С. Степаняна. Начало кинокарьеры Мартиросяна приходится на 2005 год, когда он принял участие в девяти картинах. Дебютом стала роль в фильме "9 рота". Потом были работы в лентах: "Неотложка", "Зона", "Гата", "Оглянись", "Курортный туман", "В Россию за любовью!", "Метро", "Новогодний брак", "Светофор", "Огни большой деревни". Также он является автором сценария, по которому в 2012 году был снят фильм "Прерванная песня". Карен является лауреатом Каннского кинофестиваля и фестиваля "Кинотавр" в городе Сочи за роль в фильме "Гата"