Окончил семинарию иезуитов в Нойбурге-на-Дунае, затем изучал философию во Фрайбурге, однако отказался от университетского образования ради занятий музыкой. В 1760 г. обосновался в Нанси и начал пользоваться французским написанием своего имени, используя также псевдоним Мартини-немец (итал. Martini il Tedesco). Затем перебрался в Париж, сочинял оперы и романсы, а также военные марши. В 1788 г. получил должность при королевском дворе, отвечая за звучавшую там церковную музыку, и занимал её вплоть до революции, вынудившей его бежать в Лион. Вернувшись в Париж, в 1796—1802 гг. преподавал в Парижской консерватории. С реставрацией Бурбонов был восстановлен в должности придворного композитора и незадолго до смерти написал Реквием по королю Людовику XVI. Самым известным произведением Мартини остался романс «Plaisir d’amour» («Радость любви»), написанный в 1784 году на стихи Жана-Пьера Клари де Флориана.