Fiul unui boxer spaniol-marocan si al unei secretare frantuzoaice, Olivier Martinez s-a nascut intr-o suburbie din Paris. A inceput sa studieze actoria la 23 de ani. La scurt timp dupa ce a terminat scoala, a debutat in piesa Desire Under the Elms, de Eugene O'Neill, rol ce l-a propulsat spre primul rol in film, alaturi de legenda franceza Yves Montand, in filmul IP5 (1992). A jucat apoi alaturi de Marcello Mastroianni in Un, Deux, Trois Soleil (1993), rol pentru care a castigat un premiu Cesar pentru Cel mai promitator actor. Urmatorul film, The Horseman on the Roof (1995), i-a adus lui Martinez denumirea de "Brad Pitt in varianta franceza". Filmul a fost un mare succes si l-a propulsat pe Martinez in atentia producatorilor de la Hollywood.Primul film aici a fost Mon Homme (1996), o comedie neagra. Da lovitura din nou cu rolul din The Chambermaid on the Titanic (1997), dar apoi joaca in cateva filme europene, cum ar fi The Slammer (1999), The City of Marvels (1999) si Toreros (2000), ...
