Nato a Seano (Firenze) nel 1908, figlio di contadini, compie da autodidatta le sue prime esperienze artistiche di scultore e di pittore. Nel 1926 si presenta ad Ardengo Soffici nella sua casa di Poggio a Caiano per mostrargli alcuni suoi lavori. Un incontro importante che gli cambia la vita e lo apre alla conoscenza dell’arte contemporanea, italiana ed europea. Nel 1927, grazie a Soffici, suoi disegni e incisioni vengono pubblicati sul “Selvaggio”. Martini entra così, giovanissimo, nel cuore della vita culturale ed artistica di Firenze. Nel 1928-29 è a Torino per il servizio di leva. Nell’occasione frequenta Casorati, Cesare Pavese e stringe amicizia con Carlo Levi. Tornato a Firenze, comincia a lavorare con Soffici nella realizzazione di lavori ad affresco. Si concentra sulla scultura con la quale guadagna il favore della critica. Nel 1934 debutta alla XIX Biennale di Venezia. Dal 1935 partecipa costantemente alle maggiori manifestazioni artistiche italiane, come la Quadriennale romana. Contemporaneamente comincia a pubblicare incisioni sul «Frontespizio», rivista fiorentina diretta da Piero Bargellini che radunava artisti e letterati tra i più importanti del tempo (Ottone Rosai, Lorenzo Viani, Parronchi, Gatto, Luzi, Bigongiari). Nel 1938 cura con successo le prime mostre personali di scultura a Firenze e Roma. Successivamente Martini, comunista e antifascista, finisce nelle carceri fasciste. Durante la prigionia scrive il romanzo I giorni sono lunghi, pubblicato poi nel 1957 con la prefazione di Carlo Levi. Dopo la guerra Martini riprende l’attività artistica e, nel 1947, costituisce insieme ad altri artisti, il gruppo Nuovo Umanesimo, che si dichiara ostile ad ogni idea di arte astratta. Partecipa ad importanti collettive in Italia e all’estero. Vince premi per la scultura a livello nazionale. Dal 1960-61 tiene la cattedra di scultura all’Accademia di Belle Arti di Firenze. Lavorerà fino agli ultimi giorni prima della morte, avvenuta il 9 novembre 1990.