Tom Martinsen utdannet seg ved Foto och dokumentärfilmskolan med Christer Strömholm som lærer, i Stockholm 1968 til 1971. Fra samme år startet han som frilansfotograf i Dagbladet og fikk fast ansettelse fra 1973. Han fikk pris for Årets Bilde i 1972. I 1977 var han med på å grunnlegge Fotogalleriet i Oslo. I 2004 fikk Martinsen pressefotografenes egen pris, Snill Gutt-prisen, og i 2006 stiftelsen Fritt ords honnørpris «for hans unike bidrag til utvikling og formidling av norsk fotografi i flere sjangrer: presse-, dokumentar- og kunstfoto» Han var også æresmedlem i Pressefotografenes Klubb.