Martina Antošová pôsobí v Univerzitnej nemocnici Martin ako riaditeľka Úseku rozvoja a strategických investícií. Od roku 2016 je lídrom a hlavným projektovým manažérom projektu novej univerzitnej nemocnice v Martine. Venuje sa tiež podpore biomedicínskeho výskumu, vývoja a inovácií, aktívne podporuje aktivity v tejto oblasti. Počas jej pôsobenia v UNM sa nemocnica stala súčasťou niekoľkých európskych partnerstiev a medzinárodných projektov.
V rokoch 2007 – 2020 pôsobila na JLF UK v Martine ako vedecký pracovník a zároveň ako riaditeľka Centra pre podporu vedy, výskumu a vývoja ktorého základným cieľom a funkciou bola komplexná podpora, koordinácia a implementácia projektov ako aj podpora aktivít vedy, výskumu a vývoja na pôde JLF UK.
V rokoch 2017 – 2019 pôsobila na MZ SR na pozícii experta/konzultanta pre oblasť zdravotníctva. V spolupráci s Inštitútom výskumu a vývoja MZ SR sa podieľala na príprave viacerých strategických dokumentov s národným rozmerom. Od roku 2020 pôsobí ako vizionár domény Zdravá spoločnosť v rámci Stratégie Slovenska pre inteligentnú špecializáciu (RIS3+ Strategy) a od roku 2021 ako poradca generálneho tajomníka služobného úradu MZ SR. Je členkou viacerých odborných spoločností, pôsobí ako recenzent a editor v medzinárodných odborných periodikách.
