Nato in un piccolo centro della provincia torinese, Lorenzo Martini compì studi classici a Chieri e poi, ospitato al Real Collegio delle Province di Torino, si rivolse allo studio delle scienze naturalistiche. Con la laurea in medicina nel 1815, cui seguirà anche quella in filosofia, ottenne l'insegnamento al predetto Istituto, prima di conseguire una brillante carriera nell'ateneo torinese. Qui, infatti, ottenne prima la docenza in fisiologia (1820) e poi quella di medicina legale, cattedra quest'ultima, istituita nel 1832, di cui fu il primo insegnante in assoluto.