Rodák z Paříže, francouzský herec Olivier Martinez vyrůstal společně se svým mladším bratrem Vincentem v rodině boxera a sekretářky. Brzy se vykašlal na školu a pracoval třeba jako prodavač jeansů či barman. Chtěl se vydat ve šlépějích svého otce, ale osud pro něj přichystal profesi z úplně jiného soudku. Ring musel totiž později opustit kvůli automobilové bouračce, která navždy zdravotně poznamenala jeho záda a s kariérou profesionálního sportovce mu nezbývalo než se rozloučit.
V roce 1989, když mu bylo 23 let, si ho všiml lovec talentů a protože v něm viděl potenciál, pomohl mu zapsat se na konzervatoř dramatrických umění Superieur dArt Dramatique a tím se pro Martineze otevřely dosud neprozkoumané možnosti. Na počátku 90. let se rozjela jeho kariéra ve francouzské televizi. V roce 1994 dosáhl na nejvyšší domácí herecké ocenění Césara v kategorii talent roku. Jeho první významnější filmová role byla ve snímku HUSAR NA STŘEŠE, kam ho obsadil režisér Jean-Paul Rappeneau a kde se objevil po boku Juliette Binoche. Jejich vztah na plátně se přenesl i do soukromí a médii vysoce sledovaný pár spolu vydržel tři roky.
I když ve své rodné zemi byl Martinez domácí senzací, v Hollywoodu po něm neštěkl ani pes. Především proto, že měl tehdy nálepku francouzského Brada Pitta. Rozhodl se ale neztrácet naději a s odhodláním se pustil do studia angličtiny. A štěstí mu přálo. V roce 2000 si zahrál v dramatu Juliana Schnabela NEŽ SE SETMÍ, kde byl obklopen dalšími skvělými kolegy Javierem Bardemem či Johnnym Deppem. A tím byl opět o něco blíž americkému publiku. Ovšem byl to až rok 2002, kdy se mu podařilo prorazit v pravém slova smyslu. Díky dramatu Adriana Lynea NEVĚRNÁ, kde ztvárnil postavu Paula, majitele knihkupectví na Manhattanu, který prožije milostnou aféru s vdanou ženou se bleskově dostal do povědomí všech. Přestěhoval se do Los Angeles a následně si střihl roli v akčním snímku S.W.A.T. – JEDNOTKA RYCHLÉHO NASAZENÍ či thrilleru D.J. Carusa ZLODĚJ ŽIVOTŮ.
Od roku 2005 jeho filmografie příliš mnoho položek nečítá a Martinez se coby herec stáhl do ústraní. Do popředí zájmu se dostal spíše jeho vztah se zpěvačkou Kylie Minogue, jíž pomáhal překonat rakovinu a který přes občasné trhliny trvá dodnes. V roce 2007 se opět začal více soustředit na práci a diváci ho mohli vidět například ve filmu KREV JAKO ČOKOLÁDA. Olivier zbožňuje jazzovou hudbu a nedá dopustit na motorky – přičemž zatím dvě vlastní.
