Nació el 19 de enero de 1906 en la Ciudad de México. Fue fotógrafo, guionista, director y productor. En 1913 se fue con su familia a Pénjamo, Guanajuato. Cuando regreso a la Ciudad de México, ingresó a la Escuela Primaria Fray Bartolomé de las Casas, donde conoció e hizo amistad con Gabriel Figueroa y Alejandro Galindo. Sus estudios de secundaria y preparatoria los realizó en el Colegio de San Idelfonso. Después comenzó la carrera de Leyes, la cual interrumpió debido a un diagnóstico médico que fue incorrecto y se mudó a Los Ángeles, California para someterse a tratamiento. En esa época tuvo acercamiento a películas cómicas europeas y norteamericanas. En 1929 regresó a México y estableció un estudio fotográfico con Gabriel Figueroa y su hermano Raúl Martínez Solares. Tras el fracaso de este estudio puso otro en Av. Madero, en el que tuvo mucho éxito. Más adelante su interés por el cine aumentó, lo que lo llevó a Hollywood y a poner otro estudio en el que fotografió a algunos de los grandes actores y actrices de la época. Mas tarde regreso a México para casarse con Diana Garza Cantú, hija de la escritora María Luisa Garza Loreley. Se fueron a vivir a París, ahí Gilberto Martínez montó un estudio fotográfico. En Europa conoció a artistas como Pablo Picasso y al pintor japonés Fujita Tsugunaru. Tiempo después decidió regresar a México para participar en la filmación de Santa (1931). En 1978 junto con Adolfo Martínez Solares, su hijo, Santos y Alejandro Soberón, fundó la Compañía Cinematográfica Frontera Filmas, S.A. Gilberto Martínez dirigió mas de 160 películas y escribió cerca de 130 guiones. En la entrega de los Arieles de 1994 recibió el Reconocimiento del Instituto Mexicano de Cinematografía por su carrera cinematográfica. Murió el 18 de enero de 1997.