No son muchos los datos que conocemos sobre su vida; se formó en Sevilla, siendo uno de sus maestros Lucas Valdés, hijo de Valdés Leal.

En 1714 se casó con Mariana de Espinosa con quien tuvo cinco hijos.

Fue el mismo Jean Ranc quien lo propuso a Felipe V como pintor de la corte cuando esta se trasladó de nuevo a Madrid.

Sin embargo, Domingo Martínez no aceptó el ofrecimiento y permaneció en Sevilla.

Entre sus discípulos se encuentran Andrés de Rubira, Pedro Tortolero y Juan de Espinal, quien se casó en 1724 con su hija Juana Martínez y heredó el taller familiar, convirtiéndose en cierto sentido en su continuador.