Особое место в коллекции занимают портреты — от фронтовиков и металлургов до работников сельского хозяйства и коммунальных служб. Многие из этих зарисовок впоследствии стали основой для крупных полотен. Как рассказала дочь художника Мария Мартемьянова, карандаш и блокнот были его постоянными спутниками, а в числе первых портретов — изображение тестя, Григория Козлова, плотника-зверовода и самодельного музыканта.
В одном из залов представлены только портреты представителей различных профессий, в другом — зарисовки, сделанные в рабочих коллективах и деревнях, где художник схватывал характеры и детали быта, иногда фиксируя на одном листе и человека, и предметы вроде сапога. Экспозиция демонстрирует лишь часть архива мастера — его рисунки сейчас систематизируются для большой ретроспективы, которую планируют открыть осенью.