Figlio di Antonino Martino, più volte sindaco di Messina, si laureò in medicina all'Università di Roma nel 1923. Si dedicò alla ricerca scientifica svolta inizialmente all'estero presso la Clinica Medica dell'Università di Berlino e successivamente nel reparto di medicina interna dell'ospedale Sant'Antoine di Parigi. Allievo del fisiologo Giuseppe Amantea, nel 1934 divenne professore di Chimica biologica, e l'anno successivo di Fisiologia umana, all'Università degli Studi di Messina. Rimase all'Università di Messina, di cui fu anche rettore dal 1943 al 1954, fino al 1957 quando successe ad Amantea nella cattedra di Fisiologia umana alla "Sapienza" di Roma, di cui divenne rettore dal 1966 al 1967. Era il padre di Antonio Martino, ex ministro e ex deputato.