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Licenciada en Piano y Armonía, es becada por Fundación Séneca para estudiar Dirección de Orquesta en el Conservatorio de Viena con Georg Mark y Reinhard Schwarz, donde se gradúa dirigiendo a la Orquesta Sinfónica de la Radio de Viena con "Matrícula de Honor y mención especial". 

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Desde entonces ha dirigido con gran éxito la Orquesta Filarmónica de Calgary (Canadá), Orquesta de la Radio de Viena (RSO-Wien), Wiener Kammerorchester, Orquesta Nacionalde México, Orquesta Nacional del Festival de Singapore, Orquesta Nacional de Brasilia, Orquesta Nacional de Montpellier, Orquesta Nacional de Santo Domingo donde colaboró con Philippe Entremont, Orquesta Filarmónica Arthur Rubinstein (Polonia), Orquesta Sinfónica del Conservatorio de Viena, Orquesta Sinfónica de Biel (Suiza), Orquesta
Nacional de España, Orquesta Sinfónica de Barcelona y Nacional de Cataluña, Oviedo Filarmonía, Orquesta Sinfónica del Principado de Asturias, Orquesta Sinfónica de Castilla y León, Orquesta Sinfónica de la Región de Murcia, Orquesta Filarmónica de Gran Canaria, Orquesta Filarmónica de Málaga, Orquesta Sinfónica de Bilbao, Banda Sinfónica Municipal de Madrid, Banda Sinfónica Municipal de Bilbao, Banda Sinfónica Municipal de Vitoria, Banda Sinfónica Municipal de Valencia, Orquesta Sinfónica de Sant Cugat, Orquesta Sinfónica del Vallés, Orquesta de Menorca, Orquesta de Extremadura, Orquesta de
Córdoba, Orquesta Ciudad de Granada, Orquesta de Navarra y Orquesta de Valencia.

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En 2004 fue nombrada asistente de Bertrand de Billy en el Gran Teatre del Liceu de Barcelona. En la temporada 2005/6 fue Directora Asistente de la Orquesta Sinfónica de Barcelona y Nacional de Cataluña y en la 2006/7 Asistente de la Orquesta de Valencia.
En diciembre de 2009 llevó a cabo una gira por EEUU, en donde destacan los conciertos del McCormick Place de Chicago y el Lincoln Center de Nueva York.

En Abril de 2010 dirigió a la Orquesta del Conservatorio de Viena en los prestigiosos Proms de la capital austríaca.
Virginia Martínez ha trabajado bajo la dirección escénica de José Carlos Plaza, Emilio Sagi, Paco Azorín, Bárbara Lluch y Juan Echanove y con solistas como Javier Perianes, Boris Belkin, Joaquín Achúcarro, Judith Jáuregi, Fazil Say, María Espada, Jose Antonio López, Cristina Faus, María Bayo, Pablo Ferrández, Gabriela Montero, Joaquín Riqueme o Clara Andrada, entre otros.

En 2016, la ciudad de Molina de Segura inauguró el Auditorio “Virginia Martínez Fernández”, en su honor.

En enero de 2019 fue nombrada una de las “Mujeres del Año en la IX edición de los premios que concede la revista de ámbito nacional “Mujer Hoy” (Grupo Vocento) y el 8 de marzo de ese mismo año recibió la distinción de “Mujer murciana del Año 2018”, otorgado por la Comunidad Autónoma de Murcia, por ser “una de las más importantes directoras de orquesta de la escena internacional y por su excepcional calidad humana y docente, resultado de la extraordinaria labor de acercamiento de la música clásica a los más jóvenes.
 

Ha sido directora Artística y Titular de la Orquesta Sinfónica de la Región de Murcia y de la Orquesta de Jóvenes de la Región de Murcia, durante 11 y 18 temporadas, respectivamente.

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Actualmente es Directora Honorífica de la OSRM, Directora Titular de la Joven Orquesta Sinfónica de Cantabria y Catedrática de Dirección de Orquesta del Conservatorio Superior de Música de Murcia.

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