Martinogale, como la mayoría de los zorrillos fósiles, ha sido descrita únicamente con base en restos craneales fragmentarios. El género se caracteriza principalmente por sus mandíbulas: en la mandíbula superior: falta el Molar ${\displaystyle ^{2}}$  y tanto el Premolar${\displaystyle ^{4}}$ como el Molar${\displaystyle ^{1}}$ son considerablemente altos pero un tanto flaco ; mientras que la mandíbula inferior presenta: un P${\displaystyle ^{2}}$  pequeño y adelantado, la ausencia de un cíngulo labial alrededor de la P${\displaystyle ^{4}}$  y un M${\displaystyle ^{1}}$  bien desarrollado; Ninguna de las mandíbulas presenta el P${\displaystyle ^{1}}$ . Respecto a la morfología del craneal, es más liso y estrecho que el de los zorrillos vivos, y presenta una gran bulla basicranial en forma de matraz.^[1]​^[3]​

En 1930, E. Raymond Hall describió un pequeño mustélido con base en una mandíbula inferior fragmentaria encontrada en la Cantera Edson de finales del Hemfiliense de Kansas. Debido a su naturaleza fragmentaria, Hall no estaba seguro de la ubicación de Martinogale dentro de Mustelidae, pero encontró varias similitudes con el anterior Martes nambianus, así que lo incluyó en su nuevo género, aunque esto no duraría.^[1]​ En 1938 Dunkle describió una mandíbula mejor conservada, notando las similitudes con los zorrillos moteados, separándola de la extinta garduña.^[4]​ El nombre específico, alveodens, proviene del latín Alveus, "hueco, cavidad o canal" y Dens, "diente".

La especie más grande, M. chisoensis proviene de la localidad Crew Bean del Hemfiliense temprano, fue descrita por Stevens y Stevens en 2003 con base en un cráneo bastante completo, debido a las similitudes craneales con el zorrillo extinto Buisnictis lo declararon "Buisnictis" chisoensis.^[2]​ No sería hasta que Wang et. al. publicaron su descripción de M. faulli en 2005 que esta especie sería reasignada a Martinogale.^[3]​ El nombre de la especie, chisoensis, proviene de las Montañas Chisos, en el Parque nacional Big Bend, Texas, y ensis, que en latín significa “con origen de”.

La especie más antigua y más pequeña, M. faulli, fue descrita en 2005 con base en un cráneo parcial encontrado en la Formación de Dove Spring, del Clarendoniano Tardío, en el condado de Kern, California. ^[3]​ M. faulli posee un cráneo más liso que M. chisoensis y dientes relativamente más pequeños, con una bulla basicraneal mejor definida. ^[3]​ El nombre de la especie faulli viene en honor a Mark Faull, un ex- guardabosques del Área de conservación nacional Red Rock Canyon.

En 1874, un P${\displaystyle ^{3}}$ , P${\displaystyle ^{4}}$ y apenas un sexto de un M${\displaystyle ^{1}}$  fueron descubiertos en las Margas de Santa Fé Marls, Nuevo México. Inicialmente Cope lo identificó como Martes nambianus,^[5]​ un año después Cope cambiaría de opinión, movíendola a Mustela nambiana.^[6]​ Cuando Hall irguió Martinogale, movió a M. nambiana a su nuevo género, donde sigue considerada aún con dudas.^[7]​ En 2005, Wang y colegas argumentaron que las pocas características presentes en estos dientes eran demasiado genéricas a los mustélidos primitivos, así que M? nambiana no debería considerarse parte de Martinogale; que no se puede reconocer como un género concreto.^[8]​

Cuando se compara con géneros más modernos, tanto existentes: Spilogale, Mephitis y Conepatus, como extintos: Brachyprotoma y Osmotherium, Martinogale presenta diferencias razonables en la estructura premolar, su cráneo postorbitario delgado, la apófisis mastoides ligeramente expandida y la estructura general de la bulla basicranial.^[1]​ En 2005, el análisis filogenético de Wang et al recuperó a Martinogale como una asociación algo parafilética, aunque a medida que avanza su cronología también lo hace su derivación:^[3]​