Titulaire d'une licence et d'une maîtrise de droit de l'université de Lisbonne, il participe en 1974 à la fondation de la Jeunesse sociale-démocrate (JSD). L'année suivante, il devient secrétaire général adjoint du Parti populaire démocrate (PPD) et consultant au ministère des Finances, puis au ministère de l'Industrie.
Il n'est pas réélu aux élections de 1983 et quitte deux ans plus tard son poste à l'université de Lisbonne. Lors de la campagne présidentielle de 1986, il devient le porte-parole du Mouvement de soutien à Soares pour la présidence (MASP). À l'issue de l'élection, il est nommé conseiller politique du président de la RépubliqueMário Soares.
À compter de 1988, il partage ce poste avec les fonctions de vice-président de la commission national de l'UNESCO.
Du Parlement au gouvernement
Lors des élections législatives de 1991, il se fait réélire à l'Assemblée de la République, quittant alors le cabinet du chef de l'État récemment réélu.
Les socialistes ayant remporté le scrutin de 1995, Guilherme d'Oliveira Martins est nommé secrétaire d'État, chargé de l'Administration éducative, auprès du ministre de l'Éducation Marçal Grilo le .
Réélu député aux législatives de 1999, il est promu le 25 octobre ministre de l'Éducation. À l'occasion du remaniement ministériel du , il devient ministre de la Présidence. Avec le remaniement opéré le , il cumule ce poste avec celui de ministre des Finances.
