Родился 8 сентября 1971 года в городе Олдершот английского графства Хэмпшир. Был самым младшим после трёх старших братьев и сестры в семье Джеффри, морского офицера, и Филомены Р. Норрис. Родители развелись, а когда Мартину было 10 лет, отец умер от сердечного приступа.

Окончил среднюю римско-католическую школу в городе Чертси в Суррее, после чего учился в Центральной школе сценической речи и драматического искусства в Лондоне. С 15 лет играл в молодёжном театре, но решил стать актёром только спустя пару лет. 

Мартин Фримен состоял в фактическом браке с британской актрисой Амандой Аббингтон. У них двое детей: сын Джо, родившийся в 2005 году, и дочь Грэйс, родившаяся в 2009 году. 22 декабря 2016 года стало известно о расставании пары. 

В 2020 году стало известно, что Мартин встречается с молодой француженкой Рэйчел Мариам, которая младше его на 21 год.