Стив Мартин е роден на 14 август 1945 г. в Уейко, Тексас, САЩ, като Стивън Глен Мартин в семейството на Мери Лий (родена Стюарт; 1913-2002) и Глен Върнън Мартин (1914-1997), търговец на недвижими имоти и амбициозен актьор. Израства в Ингълууд и Гардън Гроув в Калифорния. През 1960 г. получава работа в магическия магазин на "Фантазията на Дисни" и докато е там, се учи на магия, жонглиране и създаване на животни от балони. В колежа "Санта Ана" посещава часове по драма и английска поезия. Също така участва в комедии и други постановки в театъра Bird Cage и се присъединява към комедийна трупа във фермата Knott's Berry Farm. Учи в Калифорнийския държавен университет като студент по философия, но през 1967 г. се прехвърля в Калифорнийския университет като студент по театър.
Кариерата му на сценарист започва в "The Smothers Brothers Comedy Hour" (1967 г.), за което получава награда "Еми". Между 1967 и 1973 г. пише и за много други предавания, сред които The Glen Campbell Goodtime Hour (1969 г.) и The Sonny and Cher Comedy Hour (1971 г.). В края на 60-те и началото на 70-те години на ХХ век участва и в токшоута и комедийни предавания. През 1972 г. се появява за първи път в The Tonight Show Starring Johnny Carson (1962 г.), като прави стендъп няколко пъти всяка година, а няколко години по-късно дори гостува като водещ. През 1976 г. за първи път е гост-водещ в предаването Saturday Night Live (1975). До 2016 г. е гостувал 15 пъти, което е с един по-малко от рекорда на Алек Болдуин, и също така е участвал още 12 пъти в SNL.
През 1977 г. издава първия си комедиен албум - платинения "Let's Get Small". Той го последва с "A Wild and Crazy Guy" (1978 г.), от който са продадени повече от един милион копия. И двата албума печелят награди "Грами" за най-добър комедиен запис. Именно тогава той изнася концерти в арени пред десетки хиляди души и започва филмовата си кариера, която винаги е била негова цел. Първата му главна роля е в късометражния филм The Absent-Minded Waiter (1977 г.), на който е и сценарист. Звездната му стойност се утвърждава във филма The Jerk (1979 г.), на който Мартин е съавтор, а режисьор е Карл Райнър. Филмът печели повече от 100 млн. долара при бюджет от 4 млн. долара. Участва и във филмите "Мъртвите не носят каре" (1982), "Човекът с два мозъка" (1983) и "Целият аз" (1984), всички режисирани от Райнер. За да избегне типизирането си като комик, той иска да прави по-драматични роли, като се снима в "Pennies from Heaven" (1981), филмов римейк на поредицата на Денис Потър от 1978 г. За съжаление, филмът претърпява финансов провал.
Участва и във филма на Джон Ландис Three Amigos! (1986 г.), в съавторство с Мартин Шорт и Чеви Чейс. Същата година се появява и в музикалната комедия на ужасите "Малък магазин на ужасите" (1986) срещу Рик Моранис. През следващата година участва в "Роксана" (1987 г.), в съавторство със сценариста, и в "Самолети, влакове и автомобили" (1987 г.) на Джон Хюз, в ролята на Джон Кенди. Сред другите му филми са "Родителство" (1989) и "Моето синьо небе" (1990), и двата с Моранис. През 1991 г. пише сценарий и участва в "L.A. Story" (1991) за метеоролог, който търси смисъл в живота и любовта си в Лос Анджелис. В него участва и тогавашната му съпруга Виктория Тенант. Същата година филмът "Бащата на булката" (1991) е толкова успешен, че през 1995 г. следва продължение.
През 90-те години продължава да играе по-драматични роли - в "Гранд каньон" (1991), където играе травмиран филмов продуцент, в "Скок на вярата" (1992), където играе фалшив лечител, в "Прост обрат на съдбата" (1994), където играе предаден мъж, осиновяващ бебе, и в трилъра на Дейвид Мамет "Испанският затворник" (1997). Други, по-комедийни роли са в "Домашна помощница" (1992) и "Извън дома" (1999), в ролята на Голди Хоун, в "Смесени ядки" (1994) на Нора Ефрон и в "Bowfinger" (1999), написан от самия него и с участието на Еди Мърфи. След Bowfinger той се снима в Bringing Down the House (2003 г.) и Cheaper by the Dozen (2003 г.), като и двата филма печелят повече от 130 млн. долара. Пише сценарий и участва в Shopgirl (2005 г.) и се появява в продължението на Cheaper by the Dozen. След тях се появява в "Розовата пантера" (2006) и "Розовата пантера 2" (2009), на които е съавтор, в ролята на инспектор Клузо.
Продължава да се снима във филми, като напоследък се появява в "Голямата година" (2011), "Дом" (2015) и "Любовта на Купърс" (2015). Освен гореспоменатото, той е запален колекционер на произведения на изкуството от 1968 г., пише пиеси, сътрудничи на The New Yorker, написва добре приети мемоари (Born Standing Up), пише роман (An Object of Beauty; 2010), три пъти е водещ на наградите "Оскар", издава музикален албум, отличен с награда "Грами" (The Crow: New Songs for the 5-String Banjo; 2009), и още един албум (Love Has Come For You; 2013) с Еди Брикел. От 2007 г. е женен за Ан Стрингфийлд, от която има дъщеря. - И.И. превод