Hijo del ministro de la Corte Suprema, Juan José Dionisio Martínez Alemán e Isabel María Sánchez Ramírez.

Su formación académica comienza haciéndose discípulo de Juan Lovera en el año 1832 con quien aprendió pintura, posteriormente viaja a Europa, particularmente a París donde expande sus conocimientos con el estudio de las escuelas clásicas.

[2]​ Al disolverse la sociedad de Müller y Stapler en 1844, los hermanos Martínez decidieron continuar con el arte litográfico.

[1]​ En agosto de 1848, los hermanos Martínez fundaron su propia academia “Martínez-Hermanos” donde tuvieron entre sus alumnos a Froilán Gómez y Daniel Ayala.

Adquirieron un equipo fotográfico del óptico francés Charles Louis Chevalier (1804-1859), quien construyó las lentes para la primera cámara de daguerrotipos; y establecen un taller en Bogotá.

Martínez casó con Clara Lyon en 1846 del enlace tuvo 10 hijos: Juan; Celestino; Clara Teresa; Isabel Antonia, quien será la madre del humorista, periodista, dramaturgo, caricaturista, poeta, publicista y compositor Leoncio Martínez (Leo); María de la Trinidad, Rafael Lorenzo; José Manuel; Teresa Manuela; Teresa Manuela; y Antonio.