Martinez meletakkan Inter di depan pada minit ke-19 selepas bergandingan dengan Lukaku yang menewaskan dua pertahanan Slavia di bahagian kanan kotak penalti.

Slavia dihadiahkan sepakan penalti pada minit ke-37 apabila Stefan de Vrij menjatuhkan Peter Olayinka dan kapten Tomas Soucek mudah menyempurnakan tugas itu untuk menyamakan kedudukan.

Inter, yang dua kali percubaannya dikecewakan palang gol pada babak kedua, akhirnya memecah kebuntuan pada 10 minit terakhir apabila Lukaku mudah menyepak masuk ke pintu gol.

Gol bersejarah pemain Belgium itu adalah yang pertama buatnya dalam Liga Juara-Juara bersama Inter.

Martinez kemudian melengkapkan kemenangan buat kelab Itali itu pada minit ke-89, merembat voli kencang selepas satu lagi kerja keras Lukaku.

“Kami banyak meningkat berbanding perlawanan pertama menentang Slavia. Dua penyerang kami bermain dengan hebat malam ini.

“Kami hanya ada satu keputusan untuk menghidupkan peluang dan kami melakukannya. Kami sedar perlu berdepan pasukan hebat seperti Barcelona (pada aksi terakhir kumpulan di San Siro), tapi kami ada 80,000 penyokong untuk melonjakkan kami di sana,” kata pengurus Inter, Antonio Conte.

Barcelona mendahului Kumpulan F dengan 11 mata selepas menundukkan Borussia Dortmund 3-1 sekali gus mengesahkan tempat ke pusingan 16 terakhir.

Inter dan Dortmund terikat dengan tujuh mata, manakala Slavia tercorot dengan dua mata.