Георгий Мартынюк родился 3 марта 1940 года в Оренбурге. В 1962 году окончил Государственный институт театрального искусства им. А. В. Луначарского. Актёр театра на Малой Бронной.
Популярность приобрел главным образом благодаря роли Павла Знаменского в телесериале «Следствие ведут Знатоки».