Né le 3 août 1940 à Dayton (Ohio) USA. (De son vrai nom Ramon Estevez) Il rata involontairement son examen d'entrée à l'université de Dayton, et pu poursuivre à la place une carrière d'acteur. Son père le désapprouva jusqu'à ce qu'il connaisse le succès. Il débuta en 1966. Parmi ses premiers films importants il ya "Catch 22" en 1970.
Martin Sheen connaîtra un succès international avec le rôle du capitaine Willard dans "Apocalypse Now" de Francis Ford Coppola en 1979. Par la suite il tournera en alternant télévision et cinéma. Il prêtera également sa vois à plusieurs documentaires. Parmi ses participations nombreuse pour la télévision, il y a : "Mission impossible" (1969), "Hawai Police d'Etat" (1970), "Cannon" (1972), ou récemment dans "Murphy Brown" (1993), ou "Total Recall 2070" (1999).
Au début des années 80, il joue dans quelques films majeurs comme" Dead zone" de David Cronenberg, ou "Firestarter" adapté d'un romand e stephen King. En 1987, il est le partenaire de son fils dans "Wall Street" d'Oliver Stone. En 1991, il réalise son premier film "Cadence" ce qui lui permet de mettre en scène son fils Charlie. L'année suivante, il fait preuve de beaucoup d'humour en parodiant son rôle d'Apocalypse Now" dans la comédie satirique "Hot shots II". Martin Sheen est marié depuis 1961 à Janet Templeton avec qui il a eu 4 enfants : Charlie Sheen, Emilio Estevez, Renée Estevez et Ramon Estevez tous quatre acteurs.