Réalisateur, scénariste, directeur de la photographie, dramaturge et metteur en scène de théâtre portugais, Marco Martins est né en 1972 à Lisbonne. Le jeune aspirant réalisateur obtient son diplôme de l’École supérieure de théâtre et de cinéma (Lisbonne) en 1994. A partir de là, il peut devenir assistant, notamment sur Lisbonne Story (Wim Wenders, 1994). Par la suite, il travaille aussi avec des gens comme Bertrand Tavernier. Durant cette décennie 90, il multiplie les expériences en matière de court métrage et tourne également un épisode de série télévisée au Portugal.
Il est repéré pour la première fois à la Quinzaine des Réalisateurs de Cannes avec son premier long métrage de fiction intitulé Alice (2005). Il travaille déjà en collaboration avec l’actrice Beatriz Batarda qui est une amie d’enfance, ainsi qu’avec Nuno Lopes. En 2009, il revient avec le drame Como Desenhar um Círculo Perfeito qui ne semble pas convaincre et qui demeure inédit dans les salles françaises. L’année suivante, il passe au documentaire historique avec Traces of a Diary (2010) qui s’intéresse à la photographie.
Toutefois, c’est surtout son troisième film de fiction qui attire l’attention sur lui. Saint Georges (2016) se dote d’une fibre sociale qui a plu au jury de la Mostra de Venise qui a attribué le Prix du meilleur acteur à Nuno Lopes. Après avoir réalisé la série télévisée Sara (2018), le cinéaste portugais se délocalise en Angleterre et suit le destin des migrants au cœur d’une région industrielle britannique. Cela donne non seulement une pièce de théâtre qu’il écrit et met en scène, mais également un film intitulé Un automne à Great Yarmouth (2022), tourné avec difficulté en pleine crise de la Covid-19. Le long métrage est présenté dans plusieurs festivals et sort en France au mois de septembre 2023 dans une certaine indifférence.