Один из разработчиков процесса выплавки стали, который позднее стали называть процессом Сименса – Мартена (или попросту мартеновским), а также конструктор мартеновских печей, в которых для эффективного производства стали использовалось тепло, выделяемое в ходе самого металлургического процесса.

Родился 18 августа 1824 года во французском городе Бурж. Его отец и дед были известными инженерами. По окончании горной школы Пьер Эмиль Мартен работал на металлургическом заводе своего отца в городе Фуршамбо. В 1854 - 1883 годах Мартен был директором металлургического завода в Сирёй (близ города Ангулема).

В 19-м веке повысился спрос на чугун и сталь, что вызвало среди изобретателей сильную конкуренцию за разработку новых процессов производства стали. В 1856 году Чарльз Уильям Сименс (младший брат Вернера фон Сименса) в Великобритании разработал процесс изготовления стали из чугуна путём нагрева чугуна открытым факелом горючего газа в специальной ванне с использованием дополнительного тепла, выделяющегося при окислении углерода. В 1864 году Мартен изменил способ подачи в ванну воздуха и горючего газа, которые предварительно нагревались отходящими газами. Благодаря этому удалось поднять температуру в печи до значения, достаточного, чтобы поддерживать чугун в жидком состоянии до выгорания лишнего углерода. Кроме того, Мартен придумал добавлять в жидкий чугун большое количество стального лома, что очищало получаемую сталь и повышало её качество. 

Судебные тяжбы по полученным Мартеном патентам подорвали его финансовое благополучие, и остаток своей жизни он провёл в бедности, если не в нищете. Однако, на рубеже двадцатого века процесс Сименса - Мартена превзошел по производительности и качеству более ранний процесс бессемеровского производства стали. Выплавка в мартеновских печах оставалась основным способом производства стали до конца 1960-х годов. Мартен умер 23 мая 1915 года в Фуршамбо, Франция.