Martini nasce nel 1941, iniziando a Livorno la sua carriera artistica con una prima mostra personale allestita in una galleria cittadina. Nel 1960 si trasferisce a Milano, e nel 1963, presentato da Franco Russoli, ha la sua prima importante mostra alla galleria delle Ore. Altre importanti occasioni espositive per Martini sono le personali allestite alla galleria del Milione e alla galleria Blu. Merita d'essere ricordata anche la mostra tenuta allo Studio Marconi nel 1976 e le numerose esposizioni americane, realizzate a partire dal 1978, tra le quali le personali al P.S. 1 di New York, a Ghirardelli Square di San Francisco e all'Institute of Contemporary Art di Los Angeles.
Con il patrocinio del Public Art Found e con il sostegno della Polaroid, nel 1979 Martini realizza a New York due grandi installazioni all'aperto, una sulla 42nd Street e una in Bryan Park. In Italia compie altri importanti lavori quali, ad esempio, l'installazione allestita nella Sala delle Grida della Borsa Valori di Milano nel 1983, l'intervento nella Galleria Vittorio Emanuele di Milano nel 1999 e l'installazione permanente per la Caritas presso la Casa della Carità di Milano .
La ricerca di Sandro Martini è sempre stata caratterizzata da una attenzione per le potenzialità espressive del segno, inteso come elemento essenziale del linguaggio pittorico. I dipinti degli anni Sessanta sono infatti caratterizzati da forme curvilinee e ondose che tendono a frammentare le ampie campiture di colore. Successivamente Martini si è concentrato sugli elementi costitutivi della pittura, indagando in maniera libera e acuta le possibilità del quadro di articolarsi nello spazio.
Conseguenza naturale di questo percorso sono le grandi installazioni di fine anni Settanta, che invadono lo spazio saturandolo con la loro dirompente vivacità cromatica. Le opere più recenti sono realizzate tramite un processo di scomposizione e ricomposizione dell'immagine, condotto per lo più attraverso la tecnica del “discollage”. La ricerca di Sandro Martini si è progressivamente concentrata su una peculiare trasposizione visiva, in senso spaziale, della dimensione temporale.