Hijo natural de Hernán Cortés y de Marina La Malinche o Malintzin, indígena natural de la provincia de Coatzacoalcos (Tabasco), quien según la declaración de Diego de Ordás, en su prueba de caballero, era mujer "de muy buena casta y generación".

Llegó a España, siendo un niño en 1528, acompañando a su padre en el primer viaje de vuelta, que éste realizó. Al año siguiente, fue legitimado por bula de Clemente VII junto a sus hermanos, Luis Cortés Altamirano y Catalina Pizarro. Ese mismo año, se solicitó para él, el hábito de caballero de Santiago, cuando tenía 6 ó 7 años de edad, según los testigos y aunque las pruebas no fueron entonces aceptadas, profesaría más tarde en esa orden.

En 1530, cuando su padre regresó a Nueva España, él se quedó en la Corte y fue inicialmente encomendado al licenciado y relator del Consejo Real Francisco Núñez, aunque su ayo será realmente, Diego Pérez de Vargas. No permaneció por tanto en compañía de su progenitor, pero sí fue constantemente atendido, en cuanto a su sostenimiento y a su puesta, al cuidado de personas de confianza.

De acuerdo a los deseos de su padre, sirvió en la corte de Carlos V y en la de Felipe II. Fue paje de la Casa de la emperatriz, al menos desde 1530 y hasta la muerte de Isabel. Tuvo el mismo oficio en la Casa del príncipe Felipe, entre 1539 y 1541. Siguió la vida militar y sirvió al Emperador, en la Jornada de Argel, en Piamonte y en Alemania, estando acreditada su presencia, en distintos escenarios europeos. Como su hermano, acompañó al príncipe Felipe, a Inglaterra para casarse con María Tudor y es probable, su participación en la batalla de San Quintín.

Tuvo buena relación con sus hermanos, en particular con Martín Cortés, el hijo legítimo de Cortés y de Juana de Zúñiga Arellano, cabeza del linaje familiar. Sus relaciones empeoraron algo, cuando reclamó la pensión de 1.000 ducados anuales, que le debía por disposición testamentaria de su padre. Sus lazos no se rompieron y según María del Carmen Martínez, acompañó a su hermano en Sevilla, Valladolid y Nalda, entrecruzando sus vidas en varias ocasiones, lo que ha ocasionado cierta confusión biográfica.

Se casó con Bernardina de Porres, hija de los señores de Agoncillo y tuvieron una hija, con la que pasó a Indias. Martín, tuvo también un hijo natural llamado Fernando, como su primo el III marqués del Valle de Oaxaca.

Hizo un viaje a Indias hacia 1540, del que regresó. Volvió a Nueva España en 1562, en compañía de su hermano Martín el marqués del Valle y al igual que él se vió implicado, en la rebelión de 1566, junto a su hermanastro Luis Cortés, por lo que fue procesado duramente en la Audiencia. Desterrado de Indias, según Dorantes de Carranza, que le califica de caballero muy noble y discreto, murió en Granada, como Capitán del Ejército Real, durante la rebelión de las Alpujarras, en 1569.

No debe confundirse con su hermanastro homónimo, Martín Cortés de Zúñiga (1532-1589), ni con su abuelo Martín Cortés de Monroy (?-1528). Para evitar la confusión con el primero, se le conoce como Martín Cortés el Mestizo y a su hermano como, Martín Cortés el Criollo.