Родился 14 августа 1945 года в Вако, Техас.

Будучи подростком, Стив Мартин продавал путеводители в тенистых парках «Диснейленда» и развлекал своих покупателей игрой на банджо и фокусами.

В 60-е год начинал сценаристом на телевидении, сочиняя диалоги для комедийного шоу "Час комедии братьев Смозерс" и был даже удостоен престижной теле-награды "Эмми" за свою работу. Параллельно учась искусствоведению в Калифорнийском университете в Лос - Анджелесе.

В 1970-х годах Мартин становиться стенд-ап комиком, выступая в местных клубах, пишет сценарии для «Шоу Сонни и Шер» (1972-73), а также впервые становится участником «Вечернего шоу с Джонни Карсоном». Большой прорыв Мартина пришел, когда его пригласили поучаствовать в шоу «Субботним вечером в прямом эфире» в 1977 году. Его необычный и непочтительный юмор мгновенно сделал его знаменитостью.

После этого ему начали поступать предложения для съемок в кино, так в 1978 году он появился в доктора Максвелла Эдисона в мюзикле «Клуб одиноких сердец сержанта Пеппера», а в 1979 году с его участием вышли сразу две картины – «Фильм Маппетов» и «Придурок». Роль в последнем окончательно сделала его знаменитым.

Кроме того, в том же 1979 году его комедийный альбом «A Wild and Crazy Guy» получил премию «Грэмми». За год до этого эту же премию получил его альбом «Let's Get Small».

В 1981 году Стив исполнил главную роль в мюзикле «Гроши с неба», за которую его номинировали на премию «Золотой глобус».

В 1982 году на большие экраны вышел триллер Карла Райнера «Мертвые пледов не носят», главную роль в котором исполнил Стив Мартин. Это было второе сотрудничество Стива с режиссером, после которого последовали и другие.

Так, в 1983 году Мартин появился в фантастической картине Райнера «Мозги набекрень», а в 1984 году в комедии того же режиссера «Весь я». За роль в последней Стив вновь был номинирован на премию «Золотой глобус», а также удостоился награды «Лучший актер» от Ассоциации кинокритиков Нью-Йорка.

В 1986 году Стив появился в компании других известных американских комиков, Чеви Чейза и Мартина Шорта, в комедии «Три амигос!». В том же году он получил похвальные отзывы за свою роль дантиста Орина Счривелло в мюзикле «Лавка ужасов».

В 1987 году Мартин проявил свой талант в качестве сценариста для картины «Роксана», в которой сам же исполнил главную роль. За эту роль актер в очередной раз стал номинантом премии «Золотой глобус» в категории «Лучшая мужская роль (комедия или мюзикл)» и был удостоен высшей награды Ассоциации кинокритиков Лос-Анджелеса. Также его наградила Гильдия сценаристов Америки, отметив его сценарий к фильму.

В 1988 году Стив Мартин вместе с Майклом Кейном стал главным героем криминальной комедии «Отпетые мошенники».

В 1991 году Мартин написал сценарий, исполнил главную роль, а также стал исполнительным продюсером комедийной картины «Лос-Анджелесская история». В том же году он появился в роли ревнивого отца в комедии «Отец невесты», которая принесла ему номинацию на премии канала «MTV».

В 1993 году актер открыл новую грань своего таланта, написав успешную пьесу «Пикассо в «Проворном кролике», которая в итоге была поставлена на Бродвее, а также за его пределами.

В 1995 году с участием Стива вышел сиквел «Отца невесты», который имел такой же успех, как и первая картина, а сам актер в пятый раз был номинирован на премию «Золотой глобус», однако награда в очередной раз ускользнула от него.

В 1997 году актер появился в драматической роли в картине «Испанский узник», где его партнерами стали Кэмпбелл Скотт и Ребекка Пиджон.

В 1999 году Стив вместе с Эдди Мерфи появился в комедии «Клевый парень», которая имела великолепный успех в прокате – около 100 миллионов долларов. Сценарий к фильму написал сам Стив.

В 2001 году Мартин исполнил главную роль в триллере «Новокаин», который, несмотря на актерский состав - Хелена Бонэм Картер, Лора Дерн, Элиас Котеас и др., провалился в прокате, собрав лишь четвертую часть потраченных на него денег. В том же году Стив стал ведущим церемонии вручения премии «Оскар». Его фирменный юмор и неожиданные выходки на сцене были очень тепло встречены присутствующими, за что его потом еще дважды приглашали на роль ведущего (2003, 2010).

В 2003 году Стив появился в двух успешных картинах – «Дом вверх дном», где его партнершей стала Куин Латифа, и «Оптом дешевле», в которой также снялись Пайпер Перабо, Том Уэллинг и Хилари Дафф.

В 2005 году вышла вторая часть комедии «Оптом дешевле», которая стала не менее успешной в прокате, чем первая часть.

В 2006 году на большие экраны выходит еще одна успешная картина с участием Стива Мартина «Розовая пантера», где вместе с ним появились такие знаменитые актеры как Кевин Клайн и Жан Рено. Комедия собрала в прокате около 160 миллионов долларов, а гонорар Мартина за роль инспектора Клузо в фильме составил 28 миллионов.

В 2007 Стив Мартин был награжден премией имени Кеннеди.

В 2008 году Мартин появился вместе с Тиной Фей и Эми Полер в комедии «Ой, мамочки». Фильм стартовал на первой строчке в прокате и собрал более 17 миллионов долларов за первый уикенд.

В 2009 году был сиквел «Розовой пантеры», который хоть стал успешным в прокате, принес Стиву номинацию на антипремию «Золотая малина».

В том же 2009 году Стив исполнил второстепенную роль в комедии «Простые сложности», главные роли в которой достались Мэрил Стрип и Алеку Болдуину.

В 2011 году Мартин вместе с Джеком Блэком и Оуэном Уилсоном появился в провальной комедии «Большой год».

В 2014 году Стив Мартин удостоился «Почетной премии» Академии кинематографических искусств и наук, за свой вклад в киноискусство.