Иван Мартынов родился 30 августа 1923 года в селе Новая Маячка, Херсонская область, Украина. Появился на свет в семье крестьянина. В 1940 году окончил 10 классов Каховской средней школы имени Орджоникидзе.

В Красной Армии с 1940 года, по комсомольской путевке был направлен в Одесское пехотное училище имени К.Е.Ворошилова. В феврале 1941 года принял военную присягу. Начало Великой Отечественной войны встретил курсантом 2-­го курса Одесского пехотного училища. Принимал участие в боях под Москвой, в Орловско-Курской битве, при освобождении Белоруссии, Западной Украины, Польши, в Берлинской операции и освобождении Праги.

Летом 1943 года в боях на Курской дуге его дивизион за один день уничтожил семь «тигров», подавил несколько вражеских батарей, уничтожил большое количество автомашин и живой силы противника.

Дивизион под его командованием успешно отразил 7 контратак врага, при этом уничтожил один танк, три бронетранспортера, двенадцать пулеметных точек, шестнадцать автомашин и более 130 вражеских солдат и офицеров.

Командир дивизиона 313-го гвардейского артиллерийского полка Мартынов отличился 27 января 1945 года при форсировании реки Одера. Под огнем противника переправил батареи на западный берег реки и организовал прочную оборону на узком участке плацдарма. В бою был тяжело ранен, но поле боя не оставил.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 10 апреля 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко­-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм, гвардии майору Мартынову Ивану Петровичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

За время войны получил шесть ранений, в том числе четыре тяжелых в августе 1941 года - под станицей Ново­-Полтавка, в июне 1942 года - под Болховым, в июле 1943 года - под Орлом, в ноябре 1943 года - под Гомелем, в апреле 1944 года - под городом Броды и в январе 1945 года - под Бреслау.

В послевоенные годы продолжил службу в Вооруженных Силах СССР. В 1949 году окончил Высший военно-­педагогический институт имени Калинина, в 1962 году - Военную академию Генерального штаба. Проходил службу на Дальнем Востоке, на Курильских островах и Сахалине, в Дагестане, Прибалтике, Белоруссии и других местах.

Приказом Министра обороны СССР от 8 мая 1979 года генерал-­лейтенант Мартынов назначен начальником политического отдела Главного управления специального строительства Министерства обороны СССР. Легендарный главк вел специальное оборонительное строительство для Вооружённых Сил на всей территории Советского Союза.

С мая 1979 года Мартынов - начальник политического отдела Главного управления специального строительства Министерства обороны СССР, одним из важнейших объектов которого было строительство стартовой позиции космического корабля «Буран» космодрома «Байконур».

С 21 сентября 1985 года генерал-­лейтенант Мартынов - в отставке. Занимался общественной деятельностью в Совете ветеранов войны, проводил большую военно­патриотическую работу среди молодежи и военнослужащих. Осуществлял шефство над 957-­й средней общеобразовательной школой Северо-­Восточного административного округа города Москвы. В этой школе при его непосредственном участии был создан музей боевой и трудовой славы 121­-й гвардейской стрелковой дивизии.

Награждён орденами Ленина, Октябрьской Революции, 4 орденами Красного Знамени, орденами Александра Невского, Отечественной войны 1­-й и 2­-й степеней, Красной Звезды, «За службу Родине в Вооружённых Силах СССР» 3-­й степени и медалями.

Жил в Москве.

Иван Петрович Мартынов скончался 6 апреля 2014 года. Похоронен на Федеральном военном мемориальном кладбище, которое находится в Мытищинском районе Московской области.