Сергей Мартинсон родился 25 января (6 февраля) 1899 года в семье почётного гражданина Санкт-Петербурга шведского происхождения Александра Александровича Мартинсона и русской дворянки Феодосии Александровны (урождённой Петровой). По утверждению внука, Владимира Баршая, шведом был дед Мартинсона, в 15 лет переехавший в Россию на учёбу к князю Юсупову[3][4][5].
Разные источники называют А. А. Мартинсона инженером-строителем, торговцем недвижимостью и фабрикантом[3][6]. Согласно же самому актёру, чьи слова приводит театровед Людмила Кафанова, его отец продавал бриллианты, в том числе поставлял камни к императорскому двору. Семья жила в центре Петербурга в особняке на Миллионной улице, где собиралась культурная элита города и выступал с концертами Александр Скрябин — близкий друг отца[5][7].
Сергей с детства посещал ведущие столичные театры, занимался музыкой. В 7 лет его отдали в школу Анненшуле, где он в совершенстве овладел французским и немецким языками. В 1918 году он окончил частную гимназию Г. К. Штемберга и вступил в Красную армию. Демобилизовавшись через два года, он, по настоянию родителей, поступил в Технологический институт, но вскоре перевёлся в Институт сценических искусств, который окончил в 1923 году[4][5].
Выступал в эстрадных театрах Петрограда — в театре «Вольная комедия», «Свободном театре». Работу в кино начал в мастерских ФЭКС. Играл в Театре Революции (1924—1941) и в Мюзик-холле (1933—1936). Трижды становился ведущим актёром труппы Театра Мейерхольда (1925—1926, 1929—1933, 1937—1938), где играл вплоть до закрытия театра.
Сергей Мартинсон также работал много и в мультипликации, озвучивая мультфильмы.
Выдающийся комедийный актёр, эксцентрик, мастер пантомимы, буффонады и гротеска. Один из самых популярных мастеров кино и театра. Сам себя комиком не считал, в то время как за рубежом искусство Мартинсона сравнивали с искусством Чарли Чаплина[кто?].
дочь — Анна Сергеевна Мартинсон (1928—2012), художница театра и кино, с 1972 года в Израиле, затем в США. Была замужем за дирижером Рудольфом Борисовичем Баршаем (1954):
↑ 123Русский драматический театр: Энциклопедия / Под общ. ред. М. И. Андреева, Н. Э. Звенигородской, А. В. Мартыновой и др. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2001. — 568 с.: ил. ISBN 5-85270-167-X