Figlio secondogenito di Pietro IV d'Aragona e di Eleonora di Sicilia, nacque a Gerona il 29 luglio 1356.
Nel 1368 ebbe il titolo di Siniscalco della Catalogna, nel 1378 la reggenza della Sicilia in nome di Maria di Sicilia (figlia di Federico IV morto nel 1377) che era ancora minorenne.
Da Maria de Luna sposata nel 1372 era nato il 25 luglio 1374 il figlio Martino il Giovane che nel 1391 fu fatto sposare con la regina Maria di Sicilia, venne incoronato a Palermo e prese il nome di Martino I di Sicilia.
La nobile famiglia siciliana Alagona si ribellò a questo matrimonio ponendosi a capo di una rivolta che durò fino al 1398. Martino il Vecchio intervenne in Sicilia in soccorso del figlio, riconquistò Palermo e Trapani senza riuscire a sedare completamente la ribellione.
Nel 1397 tornò in Aragona per prendere possesso del trono ereditato dal fratello Giovanni I morto nel 1396 senza lasciare figli maschi viventi.
L'incoronazione di Martino fu ostacolata da altri pretendenti: Matteo conte di Foix e la moglie Giovanna d'Aragona, figlia di Giovanni I, tentarono l'invasione del regno prima che Martino rientrasse dalla Sicilia, ma furono sconfitti e subirono l'esproprio dei loro feudi. Successivamente il trono fu reclamato anche da Iolanda d'Aragona figlia minore di Giovanni I e moglie di Luigi II d'Angiò.
L'incoronazione ufficiale di Martino il Vecchio si svolse a Saragozza il 13 aprile 1399.
Rispetto al grande scisma della Chiesa, Martino si schierò con Benedetto XIII e quando questi fu assediato dai Francesi ad Avignone intervenne per liberarlo e portarlo in Spagna.
Contro la Sardegna che si era ribellata, Martino inviò il figlio alla conquista dell'isola. Martino il Giovane vinse alcuni scontri ma si ammalò di malaria e morì a Cagliari nel 1409 e, poiché Maria di Sicilia era già morta, Martino il Vecchio ereditò il regno di Sicilia.
Il re, vedovo di Maria de Luna dal 1406 e rimasto senza figli viventi, si risposò il 17 settembre 1409 con la giovanissima Margherita de Prades con la speranza di procurarsi un successore ma non riuscì nell'intento perché la morte lo colse a Barcellona il 31 maggio 1410. Le lotte di successione che seguirono si conclusero con il Compromesso di Caspe, decisione dei parlamenti di Catalogna, Valencia e Aragona che assegnarono il trono a Ferdinando I di Trastamara.