Đức Máctinô I sinh khoảng giữa năm 590 đến năm 600 tại miền Umbria nước Ý trong một gia đình đạo đức. Ngài là linh mục của Rôma và nổi tiếng là người thánh thiện và thông thái. Ngài được Đức Giáo Hoàng bổ nhiệm làm đặc sứ tại Constantinôpôli và được tấn phong Giám mục tại Rôma năm 649, trong một hoàn cảnh hết sức khó khăn.

Năm 649, khi Đức Giáo Hoàng Thêôđôrô qua đời, Đức Giám Mục Máctinô I được cử lên ngôi kế vị. Thời gian này, Constantiô II, một hoàng đế trẻ theo lạc giáo chủ trương nơi Đức Kitô chỉ có một ý chí (tức Nhất chí thuyết) và năm 648, ông ban hành sắc lệnh buộc mọi người phải nhận lý thuyết của ông một cách tàn nhẫn, đi ngược với giáo lý về Chúa Kitô vừa là người vừa là Thiên Chúa.

Để bảo vệ giáo lý Giáo hội, ngài đã triệu tập Công đồng Latêranô tháng 10/649, qui tụ hàng trăm Giám mục và Công đồng lên án sắc lệnh Hoàng đế. Hành động can trường của ngài đã bị báo thù.

Ngày 17/06/653 quan thái thú ở Ravenna ra lệnh bắt ngài và giam trong đền thờ Latêranô đang khi ngài bị bênh phù thũng sưng khớp đau đớn. Vào tháng 10/653, họ giam ngài ở Constantinôpôli độ ba tháng. Sau đó, ngài bị đưa ra xét xử và bị lên án tử. Sau đó, họ lại mang ngài trở về nhà tù và giam ngài thêm ba tháng nữa.

Đức Thượng phụ Phaolô II của Constantinôpôli dù là thuộc phe của Hoàng đế cũng thấy nhẫn tâm nên đã xin giảm án tử hình bằng cách lưu đày ra đảo Crimée.

Thời gian lưu đày của Đức Giáo Hoàng Máctinô I kéo dài hai năm. Ngài đã chết tại đó vào ngày 16 tháng 9 năm 655 vì bị giam giữ cay nghiệt và đối xử tàn bạo. Ngài được phong là thánh tử đạo vì những đau khổ khủng khiếp ngài đã chịu. Ngài là vị Giáo Hoàng sau cùng được Giáo hội công nhận là thánh Giáo Hoàng tử đạo.