Ambos púgiles se batieron sin tregua durante 12 trepidantes asaltos sobre el ring del Barclays Center de Brooklyn (Nueva York), dejando la decisión final en manos de los jueces.
Dos de ellos vieron ganador al invicto Puello (115-113 y 116-112) y otro al aspirante Martín (113-115).
La corona de las 140 libras (63,5 kg) seguirá así en manos de 'La Avispa', que acumula un pleno de 24 victorias en su carrera.
Martín, de 31 años, encajó su tercera derrota por 42 victorias, 15 de ellas por nocáut.
El catalán, que partía por debajo en las apuestas, dominó en los compases iniciales gracias a su velocidad y a certeros golpes.
A Puello, que defendía por primera vez la corona, le costó adaptarse a la agresividad de su rival, pero hacia el ecuador comenzó a imponer la versatilidad de su boxeo.
El dominicano fue inyectando más presión sobre su rival y, aunque ambos conectaron duros golpes en los capítulos finales, los jueces le permitieron mantener el título.
Este combate formaba parte de la cartelera del duelo principal entre el estadounidense Gervonta Davis, campeón del peso ligero de la AMB (Asociación Mundial de Boxeo), y su compatriota Lamont Roach Jr.