Etter å ha studert filosofi og teologi i Dublin, ble Diarmuid Martin ordinert til prest for erkebispedømmet i Dublin den 25. mai 1969. Deretter fortsatte han studiene i moralteologi ved Angelicum i Roma, hvorpå han i 1976 gikk inn i Den hellige stols tjeneste som medarbeider i Det pavelige råd for familien.