Nació en Granada. Estudió sucesivamente en Granada, Toledo y Madrid, destacándose por su inconformismo. Licenciado en derecho trabajó como abogado, escribiendo en periódicos demócratas y progresistas, Tomó parte activa en la revolución de 1854, lo que le llevó al cargo de fiscal del Tribunal Supremo durante el Bienio Progresista. En las conspiraciones del año 1866 fue un elemento destacado, y estuvo condenado a muerte, pero se le conmutó la pena por la de destierro. Volvió a España al estallar la revolución de 1868, formando parte de la Junta Revolucionaria, iniciándose su andadura política como presidente de la Diputación Provincial de Madrid, Fue diputado de las Cortes Constituyentes de 1869 y, ese mismo año, ministro de Estado, cargo que volvió a aceptar durante el reinado de Amadeo I. La dura rivalidad que mantiene con Rivero lleva a la ruptura del Partido Demócrata. Durante la I República, siendo alcalde de Madrid, intentó un golpe de estado en connivencia con Serrano. Instalado éste al frente de la república, Martos obtuvo cargo de ministro de Gracia y Justicia. En la Restauración se incluirá en el gran bloque de fuerzas de izquierda que dirige Sagasta y, en 1880, se adhirió al Partido Republicano Progresista por poco tiempo, para volver a posiciones monárquicas. En 1886 fue elegido presidente del Congreso; forzado a dimitir se retiró de la política. Falleció en Madrid.