Martelly urodził się w Cote de Fer, jako syn Gerarda Martelly, dyrektora Shell Oil i Marie Madeleine Martelly ("née" De Pradines, b. 1931 <unk> d. 21 października 2016 r.). Po stronie matki jego dziadek Auguste de Pradines był trubadurem, który pisał komiczne piosenki protestowe przeciwko okupacji Haiti przez Stany Zjednoczone w latach 1915-1934.
- Co? Po ukończeniu szkoły średniej w Instytucji Saint Louis de Gonzague, Martelly wstąpił do haitańskiej Akademii Wojskowej, ale (według Martelly) został wydalony po zaszczepieniu córki generała. W 1984 roku przeniósł się do Stanów Zjednoczonych, gdzie pracował w budownictwie i przez krótki czas uczęszczał na community college w Miami. W 1986 roku, po jednym semestrze, rozwiódł się z pierwszą żoną, obywatelką amerykańską, i wrócił na Haiti, gdy Jean-Claude Duvalier, ówczesny prezydent na całe życie, zmierzał do wygnania. W 1987 roku Martelly wrócił do Miami ze swoją dziewczyną, Sophią Saint-Rémy, którą później poślubił w małej ceremonii w Miami na Florydzie. W roku 1988 wrócili na Haiti.