Olaszországban, az umbriai Todiban született 600 körül. Apját Fabriciusnak hívták. Életrajzírói szerint nemes származású volt, és iskoláiban hamar kitűnt tiszteletet parancsoló értelmével, nagy szorgalmával és a szegények iránti érzékenységével. A papi pályára lépett, és 642-ben I. Theodorus pápa konstantinápolyi követének nevezte ki, és a birodalmi fővárosba küldte a császári udvarba, hogy rendezze kánonokba az eretnek Pürrhosz pátriárka leváltását. Egészen 649-ig maradt meg legátusi (pápai követ) tisztségében. Ebben az időben megismerhette a monotheletizmust, és a császári udvar valamint a pátriárka magatartását. A bizánci teológusokat akkoriban az a kérdés foglalkoztatta, hogy vajon a megtestesült Fiúistennek egy vagy két akaratot kell-e tulajdonítani? II. Konstans császár (641-668) hatalmi szóval akart véget vetni a teológiai vitáknak. 645-ben császári rendelettel így határozott: "Parancsként adjuk minden alattvalónknak, hogy a mai naptól fogva tilos a Krisztusban lévő egy vagy két akaratról még vitázni is. Aki ezt a parancsolatot megszegi, először is a mindenható Isten rettenetes ítéletét vonja magára, másodszor a császár büntetését is: hivatalból való elmozdítást, ha püspök az illető, vagyonelkobzást ha előkelő, korbácsolást és száműzetést ha egyszerű állampolgár."
Amikor az előző pápa (I. Theodórosz) betegeskedni kezdett, Márton visszatért Rómába. I. Theodórosz halála után a római zsinat 649. július 21-én az egyház vezetésére választotta meg. Márton nem akarta hivatalát egy eretnek engedélyéhez kötni, ezért császári megerősítés nélkül másnap fel is szentelték. Első dolga volt, hogy Lateránba (Róma) zsinatot hívjon össze. 649. októberében 105 püspök jelent meg a zsinaton főleg Itáliából, de Afrika és a Kelet egyes egyházmegyéiből is érkeztek a gyűlésre. A zsinaton elítélték az Ecthesist és II. Konstans Tüposzát is, mint a monotheletizmus szellemében írott műveket. Kiátkozták az egyházból Sergiust, Pürrhoszt, II. Pál pátriárkát és Alexandriai Küroszt. A hivatalos megbeszélésen húsz kánonban foglalták össze a zsinat eredményeit és a katolikus álláspontot Jézus két természetéről. Miután a zsinatról készült hivatalos iratot aláírta a pápa és a jelenlévő püspökök, Márton elküldte azt a keresztény világ minden püspökének, és görög változatát a bizánci udvarba is. II. Konstans bizánci császár őrjöngött a haragtól, amikor Márton levelét megkapta. Először besúgóval próbálta megöletni Mártont, aki azt kérte a pápától, hogy áldoztassa meg, de amikor meglátta a kelyhet Márton kezében, nem tudta véghez vinni megbízatását. Ezután eretneskséggel és lázadással vádolta meg a pápát és letartóztatva Konstantinápolyba vitette. Ott három hónapon át megalázó és szigorú fogságban tartották, halálra ítélték, majd száműzték a Krím-félszigetre, Chersonba. Még eközben megválasztották a következő pápát I.Jenőt.
655. május 15-én érkezett meg száműzetésének helyére, ahol nagy éhínség közepette szeptember 16-án (görög életrajza szerint 656. április 13-án) meghalt. A félsziget lakói között nem hagyott fel a térítéssel, és a krónikák szerint több csodát is tett. Testét a Kherszonészosz közelében emelt Miasszonyunk (vagy más néven Blachernae) templomban helyezték örök nyugalomra. Relikviáit később Rómába szállították, őt szentté avatták. Egy IX. századi martirológium november 12-én hozza a napját, s Rómában a XI. század óta ekkor ünnepelték. Ünnepét 1969-ben áthelyezték halála napjára, április 13- ra.