Martelly sündis Cote de Fer'is, Shell Oil'i juhataja Gerard Martelly ja Marie Madeleine Martelly ("née" De Pradines, b. Sündinud 1931. 21. oktoober 2016). Tema ema poolt oli tema vanaisa Auguste de Pradines trubaduur, kes kirjutas koomilisi protestilaule Haitil toimunud USA okupatsiooni vastu aastatel 1915-1934.
- Jah. Pärast keskkooli lõpetamist Saint Louis de Gonzague'i institutsioonis astus Martelly Haitil asuvasse sõjaväeakadeemiasse, kuid Martelly sõnul visati ta välja pärast seda, kui ta oli generaali tütre rasestanud. Aastal 1984 kolis ta Ameerika Ühendriikidesse, kus ta töötas ehituses ja käis lühikest aega Miami kogukonna kolledžis. 1986. aastal lahutas ta ühe semestri pärast oma esimesest naisest, kes oli Ameerika kodanik, ja naasis Haitisse just siis, kui Jean-Claude Duvalier, tolleaegne eluaegne president, oli põgenemisele suundumas. 1987. aastal naasis Martelly Miamisse oma tolleaegse tüdruksõbra Sophia Saint-Rémyga, kellega ta hiljem abiellus Floridas Miamis väikese tseremooniaga. 1988. aastal naasid nad Haitile.