Fue un mulato, nacido en Lima, capital del Perú, en el 9 de diciembre de 1579. En el libro de bautismo fue inscrito como "hijo de padre desconocido". Era hijo natural del caballero español Juan de Porres (o Porras según algunos) y de una india panameña libre, llamada Ana Velásquez. Martín heredó los rasgos y el color de la piel de su madre, lo cual vio don Juan de Porres como una humillación

Vivió pobremente hasta los ocho años en compañía de la madre y de una hermanita que nació dos años después.  Estuvo un breve tiempo con su padre en el Ecuador ya que este llegó a reconocerlo y también a la hermanita.  Nuevamente quedó separado del padre le mandaba lo necesario para hacerle terminar los estudios.

Martín era inteligente y tenía inclinación por la medicina. Había aprendido las primeras nociones en la droguería-ambulatorio de dos vecinos de casa. La profesión de barbero en aquella época estaba ligada con la medicina.  Así adquirió conocimientos de medicina y durante algún tiempo, ejerció esta doble carrera.

Sintiendo grandes deseos de perfección, pidió ser admitido como donado en el convento de los dominicos del Rosario en Lima. Su misma madre apoyó la petición del santo y éste consiguió lo que deseaba cuando tenía unos quince años de edad.

Advirtiendo los superiores de Fray Martín su índole mansa y su mucha caridad, le confiaron, junto con otros oficios, el de enfermero, en una comunidad que solía contar con doscientos religiosos, sin tomar en consideración a los criados del convento ni a los religiosos de otras casas que, informados de la habilidad del hermano, acudían a curarse a Lima.

El día 2 de junio de 1603, después de nueve años de servir a la orden como donado, le fue concedida la profesión religiosa y pronunció los votos de pobreza, obediencia y castidad.

Juntaba a su abnegada vida una penitencia austerísima, se maltrataba con dormir debajo de una escalera unas cuantas horas y con apenas comer lo indispensable. Pasaba la mitad de la noche rezando a un crucifijo grande que había en su convento iba y le contaba sus penas y sus problemas, y ante el Santísimo Sacramento y arrodillado ante la imagen de la Virgen María pasaba largos tiempos rezando con fervor. Añadía a esto un espíritu de oración y unión con Dios que lo asemejaba a otros grandes contemplativos.

Dios quiso que su santidad se conociera fuera de las paredes del monasterio, por los extraordinarios carismas con que lo había enriquecido, entre ellos, la profecía, éxtasis y la bilocación. Sin salir de Lima, fue visto en África, en China y en Japón, animando a los misioneros que se encontraban en dificultad.  Mientras permanecía encerrado en su celda lo veían llegar junto a la cama de ciertos moribundos a consolarlos.

Se le vio repetidas veces en éxtasis y levantado en el aire muy cerca de un gran crucifijo que había en el convento. A el acudían teólogos, obispos y autoridades civiles en busca de consejo.

Durante la epidemia de peste, curó a cuantos acudían a él, y curó milagrosamente a los sesenta hermanos. Los frailes se quejaban de que Fray Martín quería hacer del convento un hospital, porque a todo enfermo que encontraba lo socorría y hasta llevaba a algunos más graves y pestilentes a recostarlos en su propia cama cuando no tenía más donde se los recibieran.

Con la ayuda de varios ricos de la ciudad fundó el Asilo de Santa Cruz para reunir a todos los vagos, huérfanos y limosneros y ayudarles a salir de su penosa situación.

Su amabilidad se extendía hasta los animales; hay en su biografía escenas semejantes a las que se narran de San Francisco y de San Antonio de Padua. Por ejemplo, cuando después de disciplinarse, los mosquitos lo atormentaban con sus picaduras e iba a que Juan Vázquez lo curase, éste le decía: "Vámonos a nuestro convento, que allí no hay mosquitos". Y Fray Martín respondía: "¿Cómo hemos de merecer, si no damos de comer al hambriento?" __"¡Pero hermano, estos son mosquitos y no gente!__ "Sin embargo, se les debe dar de comer, que son criaturas de Dios", respondió el humilde fraile.

Sus conocimientos no eran pocos para su época y, cuando asistía a los enfermos, solía decirles: "Yo te curo y Dios te sana".  Todas las maravillas en la vida del santo hay que entenderlas asociadas con el profundo amor a Dios y al prójimo que lo caracterizaban.

A los sesenta años, después de haber pasado 45 en religión, Fray Martín se sintió enfermo y claramente dijo que de esa enfermedad moriría. La conmoción en Lima fue general y el mismo virrey, conde de Chichón, se acercó al pobre lecho para besar la mano de aquél que se llamaba a sí mismo perro mulato. Mientras se le rezaba el Credo, Fray Martín, al oír las palabras "Et homo factus est", besando el crucifijo expiró plácidamente.

Murió el 3 de noviembre de 1639. Toda la ciudad acudió a su entierro y los milagros por su intercesión se multiplicaron.

Fue beatificado en 1837 por Gregorio XVI y canonizado el 6 de mayo de 1962 por el Papa Juan XXIII. En 1966 Pablo VI lo proclamó patrono de los peluqueros de Italia, porque en su juventud aprendió el oficio de barbero-cirujano, que luego, al ingresar en la Orden de Predicadores, ejerció ampliamente en favor de los pobres.