Dino, 17 Haziran 1917'de Steubenville, Ohio'da doğdu. Dino göçmen bir ailenin çocuğuydu, gençliğinde sayısız işte çalıştı.
Onuncu sınıfa giderken evinde yasa dışı alkol bulundurma suçundan yargılandı ve okuldan uzaklaştırıldı.
Dino bir kumarhanede krupiye olarak çalışmaya başladı, birçok kart oyunu ve hileleri öğrendi. Bununla beraber bir çelik fabrikasında da çalıştı. Boks öğrendi ve maç başına on dolar kazanmaya başladı, bazen yirmi beş dolara kadar da çıkıyordu kazandığı para.
16 yaşında hiç istemeden de olsa parasız kaldığı bir zamanda komşusunun klübünde şarkı söyledi. Aslında Dino hiç şarkıcı olmak istemiyordu, zaten kart numaraları yaparak daha fazla para kazanıyordu. Fakat arkadaşları onun şarkı söylemesini istiyorlardı. O da söylemeye devam etti.
İlk önce çalıştığı klüpte söylemeye başladı. Daha sonra çevredeki bar ve klüplerde söylemeye başladı.
Dino 21 yaşındayken Sammy Watkins tarafından keşfedildi. Sammy Watkins Dino'nun tarzından çok etkilendi ve onu çok büyük bir yıldız yapmaya karar verdi. İlk önce adını Dino Martini olarak değiştirdi. Daha sonra Dean Martin olarak değiştirdi ve böylece efsane doğmuş oldu.
Daha sonra Dean Jerry Lewis ile karşılaştı ve MCA ile bir kontrat imzaladı (1943). New York'daki Rio Bamba Room'da söylemeye başladı. Sonra da bir radyoda söylemeye başladı (Songs by Dean Martin). Bu program halkın ilgisini çekti.
Dean ve Jerry 10 yıl boyunca başarılı bir komedi şovu yaptılar. 1949'da kendi radyo programlarını yaptılar: "The Martin and Lewis Show". Bu popüler şov 30 dakikaydı ve ilk önce NBC Radyosu'nda yayınlandı.
"Martin and Lewis Show" 17 Temmuz 1950'de "The Colgate Comedy Hour" ile birleşti. Martin ve Lewis on başarılı yıla 16 film sığdırdılar. Fakat sonunda yolları ayrıldı. Böyle bir popüler komedi grubunun yollarını ayırması tüm hayranlarını şok etti. Grup en son 24 Temmuz 1956 tarihinde New York'da bulunan the Copacabana'da şovlarını yapmışlardı.
Dean gruptan ayrıldıktan sonra solo çalışmalar yaptı. 2 Nisan 1958 tarihinde film endüstrisine girdi ve sadece bir şarkıcı olmadığını, büyük bir aktör olduğunu Young Lions filminde kanıtladı. Bu filmden sonra Dean 35 tane daha film çekti. Aynı zamanda söylediği birçok şarkı 1995 yılında ölene kadar liste başı oldu.
Bu şarkıların başında "i'll always love you", "if", "when you're smiling", "oh marie", "i'd cry like a baby", "sway", "memories are made of this", "that s amore", "Mambo Italiano" gelmektedir.
Altmışların başında en tanınmış king of las vegas, beatles gruplarını "every body loves somebody sometime" şarkısı ile geçen dean artık çok ünlüydü.
16 Eylül 1965 tarihinde saat 22:00'de NBC kanalında sunduğu Dean Martin Show 1965-1966 sezonunun en çok reyting alan programı oldu. Yaptığı programda bölüm başına 40.000 dolar alıyordu. Televizyon izleyicileri Dean'i seviyorlardı ve onu hiç bıkmadan izliyorlardı. Dean Martin program yapmaya devam etti. NBC kanalı Dean'e yeni bir teklif yaptı ve Dean de reddetmedi.
Dean 3 yıllık sözleşme yaptı ve bölüm başına 283.000 dolar almaya başladı. Bununla beraber NBC aile şirketi RCA'dan hisse sahibi oldu. Ayrıca televizyonlarda haftada sadece 8 saat program yapıp en fazla para alan kişi de Dean Martin'di.
25 Aralık 1995'de hayatını kaybetti. Mezarı Westwood Memorial Park'tadır.
