Pedro Jaime Martínez nació un 25 de octubre de 1971 en la ciudad de Santo Domingo, República Dominicana, siendo el quinto de seis hermanos, del matrimonio de Paulino Martínez y Leopoldina. Su pasión por el béisbol es un asunto familiar, pues su padre era pitcher en una liga amateur, y sus hermanos también tenían inclinaciones que de hecho llevo a uno de ellos (Ramón) a Grandes Ligas, al igual que a Pedro.
En 1993, Martínez pasó a jugar en el equipo Montreal Expos y allí fue donde realmente comenzó a demostrar el buen lanzador que era, lanzando nueve entradas perfectas en un partido, logrando un record de 17-8 y convirtiéndose en el único jugador de Expos en ganar el juego Cy Young de la Liga Nacional.
En el 1997 Martínez pasó a formar parte de los Medias Rojas de Boston con un contrato de 75 millones de dólares por seis años, con la opción de un séptimo año por 17 millones de dólares, siendo este el contrato más grande recibido por un lanzador en ese momento.
Un año después Martínez lanzó la temporada más grande de todos los tiempos, terminando con un 23-4, ganando triple corona y su segundo premio Cy Young, esta vez de la Liga Americana.
En el momento de su victoria número 200 en abril de 2006, Martínez tuvo el mayor porcentaje de victorias de un ganador de 350 partidos en la historia del béisbol moderno.
Martínez es ocho veces All Star, tres veces ganador del CY Young y campeón de la Serie Mundial de 2004.
En el 2010 este declaró la probabilidad de no regresar al béisbol activo.
En enero del 2015 fue exaltado en el Salón de la Fama de Cooperstown de las Grandes Ligas, convirtiéndose en el segundo dominicano en figurar dentro del mismo.