Principalmente activo en Italia, era sacerdote. Según Cametti nació en 1568. Pitoni, sin embargo, lo identificó como el sucesor de Victoria como maestro di cappella del Collegio Germanico en 1577-78. Los documentos se refieren allí sólo a un ‘Maestro Francesco'; Casimiri creía que éste era Francesco Soriano mientras Culley optó por Martini, pero la pregunta debe permanecer abierta. Según Aringhi, Martini sirvió como maestro di cappella en el Seminario Romano; Casimiri postuló las fechas 1594-1602, pero nuevamente no hay ninguna evidencia en los archivos.

Edición discográfica de motetes de Francesco Martini

La primera referencia romana inequívoca es su aceptación en la Congregazione  dell'Oratorio el 5 de octubre de 1602. Desde agosto de 1603, después de la expulsión de Prospero Santini, Martini asumió la responsabilidad por la música de la congregación y en mayo de 1605 fue nombrado ‘ferfetto della musica’, puesto que ocupó hasta su muerte (aparte de tres años, abril de 1623 a abril de 1626, en que fue reemplazado por Girolamo Rosini). Éstos fueron los años en que la Chiesa Nuova y el oratorio anexo consolidaron sus reputaciones musicales.

Martini fue bien considerado por sus colegas y muy alabado por G. F. Anerio que lo consideraba uno de los mejores compositores de su tiempo. Sólo dos volúmenes de música impresa sobreviven; la dedicatoria de "Motecta festorum" sugiere que esta era su primera publicación (‘has veluti primitias frugum mearum'). Los “Motetes y letanías Marianos" de 1617 muestran a un compositor con buen dominio de los lenguajes normales para cuatro y ocho voces de la época, con una inclinación algo conservadora.

Cuatro piezas no concertato para cuatro voces que sobreviven deben haber sido escritas para Vísperas de San Filippo Neri; incluyen una música de "Serve bone et fidelis", para la liturgia de un Confesante, así como un "Magnificat" y un “Dixit Dominus” y producen un buen efecto sonoro. Dos laudes para tres voces aparecen en "Tempio armonico" de Ancina (1599) y también existe uno para ocho voces.