Martin Rosenblatt est né le 22 mars 1920 dans une famille juive de Grodek en Pologne qui émigra durant son enfance aux États-Unis. Il passe son adolescence dans le Lower East Side de New York. Doué en langues, outre le russe, le polonais et l'anglais, il apprend le yiddish, le français, l'espagnol et l'italien.
Diplômé d'études supérieures avec mention, notamment en droit, il commence une carrière d'acteur d'abord au théâtre à Broadway (Hazel Flagg en 1953) puis au cinéma où, sous le nom de scène de Ross Martin, il débute avec La Conquête de l'espace et The Colossus of New York (1958). Remarqué par
Blake Edwards, celui-ci lui offre le rôle principal dans sa série Bonne chance M. Lucky puis celui mémorable du baron Rolfe Von Stuppe dans le film La Grande Course autour du monde.
Suite à son rôle du baron, il est recruté pour jouer le rôle de l'agent Artemus Gordon, spécialiste en déguisement de toutes sortes, dans la série Les Mystères de l'Ouest au côté de l'acteur
Robert Conrad.
Après s'être fracturé une jambe lors d'une scène d'action durant le tournage de la troisième saison, un an plus tard, en 1968, Ross Martin est victime d'une légère attaque cardiaque l'obligeant à suspendre sa participation aux Mystères de l'Ouest où il est momentanément remplacé par d'autres acteurs comme
Charles Aidman,
William Schallert et Alan Hale, Jr. mais la série est annulée un an plus tard. Amateur de littérature et d'histoire, homme posé, sa bonne humeur égaya les plateaux des Mystères de l'Ouest où il aimait dessiner, se préparer et parfaire ses déguisements voire tester leur impact sur le personnel. De nombreux témoins de l'époque (techniciens, cascadeurs ou acteurs) en ont encore un souvenir vivace en 2009.
Sa femme Olavee Grindrod-Martin révéla qu'il voyait la série perdurer dans le temps compte tenu de la richesse des scénarios et de leur côté intemporel. Ses enfants ont révélé que son attaque cardiaque l'avait cantonné presque exclusivement dans des rôles de "Vedettes-Invités".
Au cours des années 1960 et années 1970, il joue donc les guest stars dans plusieurs séries télévisées comme La Quatrième Dimension, Wonder Woman, Sanford and Son, Columbo, Hawaï police d'État et Drôles de Dames.
En 1973, il joue dans un téléfilm pilote intitulé The Return of Charlie Chan où il interprète un détective asiatique. Mais le fait qu'un acteur blanc occidental joue un personnage oriental déplait à diverses associations asiatiques et la série envisagée n'est finalement pas produite.
En 1979 et 1980, il reprend le rôle d'Artemus Gordon pour deux téléfilms des Mystères de l'Ouest. Il apparaît pour la première fois sur un plateau de télévision avant la diffusion du premier téléfilm, au côté de son partenaire Robert Conrad (et du cascadeur Red West). Son partenaire révéla que c'était la première fois qu'ils apparaissaient ensemble sur un plateau de télévision.
Le 3 juillet 1981, Ross Martin est victime d'une crise cardiaque au cours d'une partie de tennis. Il avait 61 ans.
Ross Martin fut une première fois marié de 1941 à 1965. Il eut un enfant. Veuf, il se remaria en 1967 et adopta les deux enfants de sa nouvelle épouse Olavee Grindrod.