Nato a Todi e diacono della Chiesa romana, fu eletto Papa alla morte di Teodoro il 13 maggio 649 imponendosi subito correttezza, fermezza e rigore.

Non chiese e soprattutto non attese il consenso di Costante II per arginare la diffusione dell'eresia che lo stesso imperatore bizantino l'anno precedente aveva promulgato con il documento chiamato il Tipo che difendeva la tesi dei monoteliti e solo tre mesi dopo la sua elezione Martino indisse nella basilica lateranense un concilio invitando tutti i vescovi d'occidente.

La dura condanna di tutti gli scritti monoteliti, sancita nelle sessioni conciliari, provocò la sdegnata e rabbiosa reazione del sovrano bizantino, il quale ordinò ad Olimpio Esarca di Ravenna di recarsi il più celermente possibile a Roma per arrestare il Papa.

L'Esarca assecondò oltre misura il comando ricevuto, ordinado l'assassinio del Santo Padre durante la celebrazione della Santa Messa a S. Maria Maggiore per mano del suo scudiero; Tentativo che andò fallito, in quanto il sicario subito dopo avere estratto il pugnale per colpire a morte Papa Martino, divenne improvvisamente cieco. Questo fatto miracoloso, impressionò Olimpio che lo lesse come segno divino, al punto da farlo schierare al fianco del Santo Padre e progettare con lui una lotta armata contro Costantinopoli. Alla morte per peste di Olimpio nel 653, Costante II ordinò la sua vendetta al nuovo esarca di Ravenna Teodoro Calliopa , il quale arrestò il Papa.

Accusato di essersi impossessato illegalmente della sua carica pontificia e di aver tramato contro l'impero bizantino con l'aiuto di Olimpio, Martino venne trasportato via marea Costantinopoli.

Il viaggio durato la bellezza di 15 mesi fu solo l'inizio del suo calvario. Durante la navigazione gli venne negata l'acqua per lavarsi e durante gli scali, gli fu impedito di incontrare la moltitudini di fedeli che accorrevano alla nave con la speranza di incontrarlo. Il 17 settembre 654 giunto finalmente a destino, il Papa venne steso su un giaciglio ed esposto agli insulti degli abitanti di Costantinopoli per un giorno ed una notte, prima di essere rinchiuso nelle galere. Dopo tre mesi ebbe inizio il lungo processo, durante il quale subì ogni genere di tortura: sevizie terribili che lo portarono a pronunciare le seguenti parole “ fate di me ciò che volete, qualunque morte mi sarà di beneficio”.

Degradato dal suo ruolo papale, denudato e incatenato venne rinchiuso nella cella riservata ai condannati a morte.

Il 26 marzo venne segretamene inviato in esilio a Chersonea in Crimea. Morì il 16 settembre dello stesso anno dopo aver patito per altri 4 lunghi mesi fame, torture e sevizie, fiaccato nel corpo, ma non domo nello spirito e nella volontà.

La Chiesa cattolica e quelle Ortodosse celebrano la sua memoria liturgica il 13 aprile.