Martelly naceu en Cote de Fer, fillo de Gerard Martelly, un executivo de Shell Oil e Marie Madeleine Martelly ("née" De Pradines, b. 1931 <unk> d. 21 de outubro de 2016). Do lado da súa nai, o seu avó Auguste de Pradines foi un trovador que escribiu cancións de protesta contra a ocupación de Haití polos Estados Unidos entre 1915 e 1934.
- Non. Despois de graduarse no instituto Saint Louis de Gonzague, Martelly alistou-se na Academia Militar de Haití, pero (segundo Martelly) foi expulsado despois de embarazar a filla dun xeneral. En 1984, trasladouse aos Estados Unidos, e traballou na construción e asistiu brevemente a unha universidade comunitaria en Miami. En 1986, despois dun semestre, divorciouse da súa primeira esposa, unha cidadá estadounidense, e volveu a Haití xusto cando Jean-Claude Duvalier, entón presidente de por vida, se dirixía ao exilio. En 1987, Martelly volveu a Miami coa súa entón noiva, Sophia Saint-Rémy, coa que máis tarde casou nunha pequena cerimonia en Miami, Florida. Volveron a Haití en 1988.