Известный режиссер родился 19 июля 1938 года в Риме. Его дед по материнской линии снимал множество фильмов в Германии и поставил первый итальянский звуковой фильм «La Canzone dell’amore».
Свою карьеру Сержио начинал помощником таких режиссеров, как Брунелло Ронди и Марио Бава. В 1969 году снял свой первый документальный фильм «Mondo Sex».
После этого на протяжении трех десятилетий снимал картины самых разнообразных жанров: вестерны, детективы, полицейские триллеры, эротические комедии, фантастику, приключения, боевики.
Как и большинство итальянских режиссеров, Сержио Мартино в девяностых годах работал преимущественно на телевидении, когда киноиндустрия страны переживала серьезный финансовый кризис, не позволявший вкладывать серьезные средства в кино.

Выборочная фильмография:

«Моцарт-убийца» (Mozart e un assassino), 1999
«Кондор» (Sulle tracce del condor), 1990
«Ужасы Африки» (Mal d'Africa), 1990
«Экспресс на Касабланку» (Casablanca Express), 1989
«Возвращение терминатора» (Vendetta dal futuro), 1986
«Кровавая акула» (Shark: Rosso nell'oceano), 1984
«2019 год: после падения Нью-Йорка» (2019-Dopo la caduta di New York), 1983
«Убийство на этрусском кладбище» (Assassinio al cimitero etrusco), 1982
«Река большого аллигатора» (Il Fiume del grande caimano), 1979
«Остров людей-рыб» (L’Isola degli uomini pesce), 1979
«Гора королевы каннибалов» (La Montagna del dio cannibale), 1978
«Человек по прозвищу Лезвие» (Mannaja), 1977
«Подозревается, убита несовершеннолетняя» (Morte sospetta di una minorenne), 1975
«Тела носят следы полового насилия» (I Corpi presentano tracce di violenza carnale), 1973
«Глаз черного кота» (Il Tuo vizio e una stanza chiusa e solo io ne ho la chiave), 1972
«Все цвета тьмы» (Tutti i colori del buio), 1972
«Хвост скорпиона» (La Coda dello scorpione), 1971
«Необычный порок синьоры Уорд» (Lo Strano vizio della Signora Wardh), 1971
«Дочь Франкенштейна» (La Figlia di Frankenstein), 1971
«Восхитительное тело Деборы» (Il Dolce corpo di Deborah), 1968
«Десять тысяч долларов за убийство» (10.000 dollari per un massacre), 1967
«Сто тысяч долларов за убийство» (Per 100,000 dollari ti ammazzo), 1967
«Хлыст и тело» (La Frusta e il corpo), 1963
«Демон» (Il Demonio), 1963