Martin Pěnička je odchovance libereckého Rapidu, pod Ještědem si zahrál před svým odchodem na vojnu pouze druhou nejvyšší soutěž. Od sezony 1990/1991 oblékal dres SK Slavia Praha. S Pražany dosáhl svého největšího úspěchu kariéry, když v roce 1996 získal se Slavií mistrovský titul, o rok později pak zvedl nad hlavu i trofej za vítězství v Poháru ČMFS. Byl také u legendárního tažení Slavie Pohárem UEFA.

Další tři sezony hrál Pěnička mezi belgickou elitou za Lokeren, ligovou kariéru uzavřel v Brně, pro nového kouče byl tehdy zkušený obránce nepotřebný. To ale nebyla ještě konečná, své zkušenosti předával v tehdy ještě druholigových Pardubicích, Mladé Boleslavi a dále v Chomutově, i v pozdějším věku měl totiž velkou chuť hrát.
V lize odehrál celkem 226 zápasů, dal v nich 26 branek. Jeho starší bratr Pavel se rovněž dostal do nejvyšší fotbalové soutěže, dokonce nastřádal o 11 zápasů více. Po skončení aktivní kariéry se Martin Pěnička věnoval trénování, vedl například Český Dub.

Mezi fanoušky patřil Martin Pěnička mezi uznávané dříče. Byl spolehlivý, houževnatý, zarputilý. V Edenu visel svého času na montované tribuně transparent „Martin Pěnička, to je prostě jednička, na dresu má osmičku, v srdíčku nosí hvězdičku". Transparent byl tuze pravdivý, Pěnička zůstal až do své smrti slávistou.