Es hijo del dramaturgo Antonio Martínez Ballesteros y hermano del musicólogo Carlos Martínez Gil.

Licenciado en Geografía e Historia, especialista en Antropología y Etnología de América,[2]​ obtuvo el doctorado en Historia Moderna.

Martínez Gil es, además, un reconocido autor de novelas históricas, tanto en literatura juvenil como para adultos.

Como novelista, ha ganado el Premio Nacional de Literatura Infantil, por su novela El río de los castores (1979),[4]​ y el Premio Lazarillo por El juego del pirata (1986).

[1]​ De su obra como historiador y profesor universitario, ha sido galardonado con el Premio Temas Toledanos San Ildefonso y ha publicado los siguientes libros: