San Martin de Porres wurde als Sohn des spanischen Edelmanns, Juan de Porres, und Ana Velásquez, eine Tochter afrikanischer Sklaven aus Panama, im Jahre 1579 in Lima geboren. Die Beziehung seiner Eltern war für damalige Zeit also eher ungewöhnlich. Von seiner Mutter wurde er religiös erzogen. Er wurde Gehilfe eines Arztes und erwarb sich dadurch Kenntnisse als Wundarzt und Apotheker. Sie bekamen zwei Kinder, einer davon war Juana, zwei Jahre jünger als Martin.
Um 1586 beschloss Martíns Vater, seine zwei Kinder mit seinen Verwandten nach Guayaquil zu bringen. Allerdings akzeptierten Verwandte nur Juana und Martin de Porres sollte nach Lima zurückkehren. Dort wurde er von Dona Isabel Garcia Michel im Vorort Malambo in Obhut genommen wurde. 1591 erhielt er das Sakrament der Firmung von Erzbischof Santo Toribio de Mogrovejo.
Martin begann seine Lehre als Apotheker bei Mateo Pastor. Diese Erfahrung galt als Schlüssel im Leben von Martin. Durch seine liebevolle Art war er bald sehr bekannt und besonders bei den Armen beliebt. Es wurden auch wundersame Heilungen berichtet.
Das nahegelegene Dominikanerklosters „Unserer Lieben Frau vom Rosenkranz“ (Nuestra Señora del Rosario) interessierte ihn mehr und mehr. 1594 trat er als Laienbruder in das Dominikanerkloster von Lima ein. Als Mulatte wurde er zunächst sehr schlecht behandelt und zu einfachen Arbeiten eingeteilt. Erst am 2. Juni 1603 wurde er als Professe in den Orden aufgenommen. Im Kloster widmete er sich der Krankenpflege und behandelte alle ohne Rücksicht auf ihre Hautfarbe. Mit Hilfe seiner Schwester gründete er in Lima ein Waisenhaus und zahlreiche karitative Einrichtungen. Er führte ein sehr aztekisches Leben, schlief kaum und wurde von der Bevölkerung schon zu Lebzeiten als Heiliger verehrt.
Martin von Porres wurde 1837 von Papst Gregor XVI. seliggesprochen. Johannes XXIII. sprach Martin von Porres am 6. Mai 1962 heilig. Sein Gedenktag in der römisch-katholischen und der anglikanischen Kirche sowie der Evangelisch-Lutherischen Kirche in Amerika ist der 3. November. Der hl. Martin von Porres ist Schutzpatron des Pflegepersonals und der sozialen Gerechtigkeit; er wird bei Ratten- und Mäuseplagen angerufen. In der Ikonografie wird er meist im Habit der Dominikaner mit Kreuz, Rosenkranz und einem Besen dargestellt.
Ein Stadtteil Limas und der St. Martin de Porres Catholic Cemetery in Texas sind nach ihm benannt. Die US-amerikanische Jazzkomponistin und Pianistin Mary Lou Williams komponierte ihm zu Ehren kurz nach seiner Heiligsprechung das Stück Black Christ of the Andes (als Album 1963 erschienen).
Im Jahre 1639 starb er 60-jährig an den Folgen einer Typhuserkrankung.