Martin Sheen wurde am 3. August 1940 in Dayton, Ohio, als Sohn eines spanischen Vaters und einer irischen Mutter unter dem Namen Ramon Antonio Gerard Etévez geboren. Der Durchbruch gelang ihm 1979, als er in Francis Ford Coppolas Anti-Kriegsfilm „Apocalypse Now“ die Hauptrolle übernahm, die eigentlich für Harvey Keitel gedacht war. Zuvor war er hauptsächlich auf Theaterbühnen und in Nebenrollen bekannt. Danach wurde er für viele weitere Hollywood-Produktionen engagiert und spielte unter anderem in Richard Attenboroughs „Gandhi“ (1982), Jeannot Szwarcs „Enigma“ (1983), Oliver Stones „Wall Street“ (1987) oder Steven Spielbergs „Catch Me if You Can - Mein Leben auf der Flucht“ (2002) mit.
Sein Sohn Charlie Sheen schaffte genausop wie sein Vater den Durchbruch mit einem Vietnam-Anti-Kriegsfilm, „Platoon“ (1985) und spätestens seit der US-Serie „Two And A Half Men“ weltberühmt.
Mit seiner Frau Janet Templeton hat Martin Sheen vier Kinder. Neben seiner Tätigkeit als TV- und Filmschauspieler ist er politisch aktiv und protestierte sowohl gegen die SDI-Pläne der Reagen-Regierung, als auch gegen den Irakkrieg unter der Regierung George W. Bushs. Zur gleichen Zeit spielte er pikanter Weise den US-Präsidenten in der erfolgreichen Serie „The West Wing“. Zudem setzt er sich für den Umweltschutz ein und unterstützt die Tierschutzorganisation Sea Shepherd Conservation Society.