Né près de Paris, Pascal Martin se forme d'abord à l'œnologie avant de devenir journaliste. A partir de 1978, il parcourt le monde comme grand reporter pour réaliser des enquêtes diffusées par TF1, Antenne 2 et FR3 : « Belfast et l'agonie de Bobby Sands », « L'Iran et l'arrivée au pouvoir des ayatollahs », « Le siège de Beyrouth », « Le trafic des squelettes à Calcutta ».
En 1984, il réalise un court métrage de fiction, « L'intruse » diffusé par Antenne 2 qui, dès 1986, lui demande l'exclusivité de ses enquêtes pour ses magazines d'actualité : « Le Magazine », « Edition spéciale », « Place publique ». En 1989, il se spécialise dans l'investigation pour une collaboration exclusive de dix ans avec « Envoyé Spécial ». Ses reportages font référence et lui valent de nombreuses récompenses comme le Grand prix des télévisions francophones pour son film sur la révolution roumaine et, en 1992, et le Sept d'or du meilleur reportage pour son enquête sur le Front National : « Front National, la nébuleuse ».
En 1995, il crée les « Pisteurs », des personnages de fiction qui reposent sur son expérience de journaliste d'investigation, pour des films diffusés sur France 2. Après avoir enseigné quelques années au Centre de Formation des Journalistes, Pascal Martin est depuis 1998 responsable d'une collection documentaire créée avec Jacques Cotta sur France 2 : « Dans le secret de? ».