Willy Martens kreeg zijn opleiding aan de Rijksacademie in Amsterdam, onder leiding van August Allebé en B. Wijnveld. Hij schilderde, tekende en lithografeerde onder meer genrestukken, portretten en landschappen, alsmede boereninterieurs en boerengezinsscènes buiten, in de stijl van de Larense School. Martens was tot 1924 directeur van het Rijksmuseum H.W. Mesdag in Den Haag, en lid en voorzitter van de Haagse kunstenaarsvereniging Pulchri Studio. Ook was hij lid van Arti et Amicitiae in Amsterdam.