Мартинес родился в июле 1934 года в провинции Тукуман на севере Аргентины. Изучал испанскую и латиноамериканскую литературу в университете Тукумана, продолжил образование в Париже. Затем он вернулся на родину, однако после смены власти в стране в 1975 году был вынужден эмигрировать в Венесуэлу. Долгое время Мартинес прожил в США, где преподавал в Университете Рутгерса в Нью-Джерси.

Среди наиболее известных романов Мартинеса Святая Эвита (Santa Evita), изданный в 1995 году и переведенный более чем на 30 языков. Эта и другая его книга Роман о Пероне (La novela de Peron) написаны на основе подлинной истории жизни аргентинского президента Хуана Доминго Перона (1946-1955, 1973-1974) и его второй жены Эвы.

Но Мартинес - литератор, а не историк, и в его романах подлинные исторические факты всегда переплетаются с художественным вымыслом.

Также популярны такие книги Мартинеса, как Он поет танго и Полет королевы (El vuelo de la reina).

В качестве журналиста Томас Эллой Мартинес известен не только у себя на родине, но и за рубежом. Он вел собственные колонки в американской газете New York Times и испанской El Pais.