Barbara Gail Martin é filha do lendário artista Dean Martin e de sua primeira esposa, Elizabeth Anne "Betty" McDonald. Martin e McDonald se casaram em 1941 e tiveram quatro filhos:
Craig Martin (nascido em 1942) Claudia Martin (16 de março de 1944 - 16 de fevereiro de 2001) Gail Martin (nascido em 1945) Deana Martin (nascido em 1948)
Martin e McDonald se divorciaram em 1949 e Dean ganhou a custódia de seus filhos. Betty viveu sua vida em relativa obscuridade em San Francisco, Califórnia, até sua morte em 1989.
Seguindo os passos de seu famoso pai, Gail Martin também cantou em Las Vegas e em muitos programas de TV, incluindo o dele, co-apresentando sua série substituta de verão na NBC.