Tras la temporada 1957/58, y a pesar de ganar la Copa, la directiva rojiblanca, entendiendo que había que dar un nuevo aire al equipo, decidió contratar a Martim Francisco, el técnico de moda en Brasil. Se trata del primer suramericano que ha entrenado al Athletic Club y el único hasta la llegada de Bielsa.
Llegó precedido de fama en América del Sur, en donde se afirmaba después que era la estrella del club rojiblanco. Desde su país de origen se le presentó como un ‘científico del fútbol’ que había revolucionado el juego ‘brasileiro’ en los años cincuenta al inventar el sistema 4-2-4, y al que respaldaban los títulos logrados con el Atlético Mineiro, América y Vasco de Gama. No fueron fáciles sus inicios en Bilbao, ya que no convenció con su fútbol a un sector de la prensa que siempre vio con recelo los cambios que introdujo. Acusaban al equipo de realizar entrenamientos demasiado intensos, de mover demasiado la pelota, de no ser verticales, de no chutar a puerta...
A pesar de ello, en los dos años y medio que permaneció en el cargo, solo el FC Barcelona y el Real Madrid pudieron con el Athletic Club. En Liga finalizó con dos terceros puestos, tras catalanes y madrileños, y en Copa fue apeado por los merengues en cuartos de final en 1959 y en semifinales del año siguiente. En cuatro partidos consecutivos de la Liga 1958/59 se anotaron 33 goles, venciendo en casa al Sporting y Celta por 9 a 0 y al Betis por 7 a 1, y fuera de casa, a Osasuna por 1 a 8. En su tercera campaña motivaron su cese una serie de lesiones que le impidieron alinear dos veces seguidas un mismo once, la pérdida de conexión con el vestuario y la presión de cierta prensa contraria al ‘modernismo táctico’. En el momento de su destitución, el Athletic Club marchaba sexto en la Liga. A pesar de su enorme popularidad en Brasil en los años 50 y 60, de Martim Francisco dicen que murió, en 1982, “solo, pobre y con pocos amigos”.