Народився 19 квітня 1936 року у Слейдінгу (Бельгія).
1960 року закінчив Католицький університет Левена. Здобув докторський ступінь у галузі права, ступінь нотаріальних досліджень, а також ступінь бакалавра з філософії томістів. 1968 року вивчав міжнародну політологію в Гарвардському університеті.
1972-1979 рр. - голова Бельгійської християнської народної партії (нині – Християнські демократи та фламандці).
У 1976 році Мартенс став одним із засновників Європейської народної партії. Наразі ЄНП – одна з найбільших партій Європи, представлена у всіх політичних інститутах Європейського Союзу, а також у Раді Європи. Партія включає 73 колективні члени, національні партії з 39 країн.
1974-1991 рр. - Депутат бельгійської Палати депутатів (федерального парламенту).
З квітня 1979 по квітень 1981 року. та з грудня 1981 по березень 1992 р.р. – прем'єр-міністр Бельгії. Формував уряд дев'ять разів.
1991-1994 рр. - Член бельгійського Сенату.
З 1992 року – президент Європейської народної партії. В даний час це найбільша транснаціональна європейська політична партія з 75 партіями-членами з 40 країн.
1994-1998 р.р. – член Європейського парламенту, голова групи ЄНП.
В Україні відомий завдяки заявам на захист екс-прем'єра Юлії Тимошенко (її партія Батьківщина з 2008 року – член наглядової ради ЄНП).
Вілфрід Мартенс помер 9 жовтня 2013 року.
У 1998 році отримав премію Карла V за внесок у розвиток Європейського Союзу.
Тричі одружений. Батько п'ятьох дітей від двох шлюбів.
15.04.2015