James Martinez, 1980 yılında New York City'nin Jackson Heights semtinde doğdu. Juilliard School'da olan dramatik sanatlar eğitimi sırasında, Martinez, sahne ve ekrandaki performanslarıyla dikkat çekti. Juilliard'dan mezun olduktan sonra, çeşitli Off-Broadway sahnesinde rol aldı. Böylece oyunculuk kariyeri başladı.

Martinez'in kariyerinin en önemli noktaları, "B-Girl" ve "The Sessions" filmlerinde oynadığı rollerdir. Bunların yanı sıra, "Run All Night" ve "Side Effects" gibi filmlerde de yer aldı. Bu projeler onu sinema dünyasında tanınan bir isim yaptı.