Le son des Ondes Martenot est caractéristiques également de cerrtaines "colorations" données par des dispositifs que Martenot a nommé "diffuseurs" afin de bien préciser la différence avec de simples hauts parleurs.

La Palme est une caisse de résonance munie de 2 x 12 cordes, accordées aux notes de la gamme, reliées à un moteur de haut parleur.
Les sons qui en sortent sont d'une rare qualité musicale avec un halo sonore autour de chaque note, avec de longues résonances, puisque chaque corde continue à vibrer naturellement et ajoute ses propres harmoniques au son initial. Cela aussi contribue à l'impression d'une voix supra-humaine très prenante, de sonorités venues d'ailleurs.

La résonance ( D2 ) sert à prolonger le son dans le temps, jouant un peu le rôle d'une réverb numérique, mais de façon très particulière : il s'agit d'un système de ressorts. En solo ou en orchestre cela donne cette impression de sonorités aux colorations mystiques si personnelles aux Ondes Martenot. Olivier Messiaen appelait cela le timbre d'Espace.

Le métallique ( D3 ) est étonnant car c'est un gong. Il ajoute aux sons ses harmoniques propres.
Les ondes attaquent le gong par une vis reliée à un moteur de haut parleur (transducteur).
Cela donne encore d'autres atmosphères irréelles et subtiles, avec souvent des colorations orientales
( comme dans Turangalîla-Symphonie d'Olivier Messiaen).