Steve Martin nasceu em 14 de agosto de 1945 em Waco, Texas, EUA como Stephen Glenn Martin, filho de Mary Lee (nascida Stewart; 1913-2002) e Glenn Vernon Martin (1914-1997), um corretor de imóveis e aspirante a ator. Ele foi criado em Inglewood e Garden Grove, na Califórnia. Em 1960, ele conseguiu um emprego na loja de magia da Disney's Fantasyland, e enquanto lá aprendeu magia, malabarismo e criação de animais com balões. No Santa Ana College, fez aulas de teatro e poesia inglesa. Ele também participou de comédias e outras produções no Bird Cage Theatre e juntou-se a uma trupe de comédia na Knott's Berry Farm. Ele frequentou a California State University como um graduado em filosofia, mas em 1967 foi transferido para a UCLA como um graduado em teatro.
Sua carreira de escritor começou em The Smothers Brothers Comedy Hour (1967), ganhando-lhe um prêmio Emmy. Entre 1967 e 1973, ele também escreveu para muitos outros programas, incluindo The Glen Campbell Goodtime Hour (1969) e The Sonny and Cher Comedy Hour (1971). Ele também apareceu em talk shows e programas de comédia no final dos anos 1960 e início dos anos 1970. Em 1972, ele apareceu pela primeira vez no The Tonight Show, estrelado por Johnny Carson (1962), fazendo stand-up várias vezes por ano, e até mesmo como convidado alguns anos depois. Em 1976, ele serviu pela primeira vez como anfitrião convidado no Saturday Night Live (1975). Em 2016, ele já foi anfitrião de 15 vezes, o que é um a menos que o recorde de Alec Baldwin, e também apareceu outras 12 vezes no SNL.
Em 1977, ele lançou seu primeiro álbum de comédia, uma venda de platina "Let's Get Small". Ele seguiu com "A Wild and Crazy Guy" (1978), que vendeu mais de um milhão de cópias. Ambos os álbuns ganharam Grammys de Melhor Gravação de Comédia. Foi quando se apresentou em arenas diante de dezenas de milhares de pessoas, e iniciou sua carreira no cinema, que sempre foi seu objetivo. Seu primeiro papel importante foi no curta-metragem The Absent-Minded Waiter (1977), que também escreveu. Seu valor de estrela foi estabelecido em The Jerk (1979), que foi co-escrito por Martin e dirigido por Carl Reiner. O filme arrecadou mais de US $ 100 milhões em um orçamento de US $ 4 milhões. Ele também estrelou Dead Men Don't Wear Plaid (1982), The Man with Two Brains (1983) e All of Me (1984), todos dirigidos por Reiner. Para evitar ser rotulado como comediante, ele queria fazer papéis mais dramáticos, estrelando Pennies from Heaven (1981), um remake da série de Dennis Potter de 1978. Infelizmente, foi um fracasso financeiro.
Ele também estrelou em Três Amigos, de John Landis! (1986), co-escrito por ele mesmo, ao lado de Martin Short e Chevy Chase. Naquele ano, ele também apareceu na comédia de terror musical Little Shop of Horrors (1986), ao lado de Rick Moranis. No ano seguinte, estrelou Roxanne (1987), co-escrito por ele mesmo, e Planes, Trains & Automobiles (1987), de John Hughes, ao lado de John Candy. Seus outros filmes incluem Parenthood (1989) e My Blue Heaven (1990), ambos contracenando com Moranis. Em 1991, ele escreveu e estrelou L.A. Story (1991), sobre um meteorologista que busca significado para sua vida e amor em Los Angeles. Também estrelou sua então esposa, Victoria Tennant. No mesmo ano, Father of the Bride (1991) foi tão bem-sucedido que uma sequência de 1995 se seguiu.
Durante a década de 1990, ele continuou a desempenhar papéis mais dramáticos, em Grand Canyon (1991), interpretando um produtor cinematográfico traumatizado, em Leap of Faith (1992), interpretando um falso curandeiro, em A Simple Twist of Fate (1994), interpretando um homem traído que adota um bebê, e no thriller de David Mamet, O Prisioneiro Espanhol (1997). Outros papéis mais cômicos incluem HouseSitter (1992) e The Out-of-Towners (1999), ao lado de Goldie Hawn, em Nora Ephron's Mixed Nuts (1994) e em Bowfinger (1999), escrito por ele mesmo e co-estrelado por Eddie Murphy. Depois de Bowfinger, ele estrelou Bringing Down the House (2003) e Cheaper by the Dozen (2003), ambos ganhando mais de $ 130 milhões. Ele escreveu e estrelou Shopgirl (2005) e apareceu na sequência de Cheaper by the Dozen. Depois deles, ele apareceu em The Pink Panther (2006) e The Pink Panther 2 (2009), que ambos co-escreveram, como Inspetor Clouseau.
Ele continua a fazer filmes, mais recentemente em The Big Year (2011), Home (2015) e Love the Coopers (2015). Além disso, ele é um ávido colecionador de arte desde 1968, escreveu peças, escritas para The New Yorker, escreveu um livro de memórias bem recebido (Born Standing Up), escreveu um romance (An Object of Beauty; 2010), recebeu o Oscar três vezes, lançou um álbum de música vencedor do Grammy (The Crow: Novas Canções para o Banjo de 5 Cordas; 2009) e outro álbum (Love Has Come For You; 2013) com Edie Brickell. Desde 2007 é casado com Anne Stringfield, com quem tem uma filha.
