Texas államban született. Az 1960-as évek elején íróként kezdett dolgozni a televíziótársaságok számára. Hatalmas sikereket aratott, egyik műsoráért megkapta az Emmy-díjat is. Az évtized vége felé már egyre gyakrabban lépett fel tévé-show-kban. A The Tonight Show-ban is számtalanszor szerepelt, majd az itt szerzett népszerűséget kihasználva országos turnéra indult, és sok-sok ezer nézőt nyűgözött le a poénjaival. Első két lemezéért Grammy-díjat kapott. A hetvenes évek végén fordult érdeklődése a játékfilmek felé, íróként és színészként is számtalan filmet jegyzett azóta. Elnyerte a New York-i filmkritikusok díját, és komoly sikert aratott a Cyrano feldolgozásával, a Roxanne-nal. A film, amelynek ő volt a forgatókönyvírója is, megkapta a legjobb forgatókönyv díját és a Los Angeles-i filmkritikusok neki ítéltek a legjobb férfi főszereplőnek járó kitüntetést is. Színdarabjait számos színház tűzi műsorára Amerika-szerte. Karrierje során ötször jelölték Golden Globe-díjra.
2006-ban nagy sikert aratott a töketlen Clouseau nyomozó szerepében A rózsaszín párduc (The Pink Panther) című vígjátékban. Az alkotás összbevétele majdnem megduplázta a költségvetését, világszerte 158 millió dollárt termelt. Az áruló (Traitor) című 2008-as filmnek a producere, és társ-forgatókönyvírója volt. 2009-ben visszafogott sikert könyvelhetett el A rózsaszín párduc 2. (The Pink Panther 2) második része, ugyanebben az évben bemutatott Egyszerűen bonyolult (It's Complicated) abszolút siker volt. Martin partnerei Meryl Streep és Alec Baldwin volt. A kritikusok abszolút negatívan értékelték Steve Martin legújabb filmjét, a 2012-es Vad évad (The Big Year) című komédiát, amely a mozikban is csúfos bukást ért el.
Hatvanéves korától kezdve gyakorta lép fel énekesként és bendzsósként (általában a Steep Canyon Rangers zenekarral) különböző zenei eseményeken, leginkább jazz fesztiválokon. Első albuma, a The Crow: New Songs for the Five-String Banjo 2009-ben jelent meg. Zenei karrierje során öt Grammy-díjat kapott, és egyike a világ legismertebb bendzsó-játékosainak.[7]
2005-ben megkapta a legjobb amerikai humoristának járó Mark Twain-díjat, 2009-ben a Kennedy Center egyik életműdíjasa lett. Martin 2001-ben egyedül, majd 2010-ben Alec Baldwinnal közösen vezette a 82. Oscar-gálát. Őt magát egyetlen alkalommal sem jelölték Oscar-díjra. 2013-ban életmű Oscar-díjjal jutalmazták filmes pályafutását.
Magánélete
1986 és 1994 között nős volt, felesége Victoria Tennant színésznő volt. 2007. július végén feleségül vette 26 évvel fiatalabb barátnőjét, Anne Stringfieldet. 2012 decemberében, 67 éves korában lett először édesapa. A kislány születését három hónapon keresztül sikeresen titokban tartották, a jövevény érkezésének hírét csak 2013. február 13-án írták meg a vezető amerikai és brit lapok.