1890 — 8. prosince narozen na věži kostela sv. Jakuba v Poličce (dnes Česká republika) jako syn ševce a pověžného Ferdinanda Martinů a Karoliny Martinů. Zde prožije se svými rodiči a dvěma sourozenci prvních dvanáct let života.
1897 — Začátek docházky na Měšťanskou školu v Poličce, jedinou, kterou Martinů dokončil. První hodiny houslí u místního krejčího a učitele hudby Josefa Černovského.
cca 1903 — Komponuje svou první skladbu, programní smyčcový kvartet Tři jezdci podle balady Jaroslava Vrchlického.
1905 — První veřejné vystoupení jako houslista v hostinci v Borové.
1906 — Veřejné vystoupení v Poličce, na jehož základě získává stipendium městské rady v Poličce a po úspěšně složené přijímací zkoušce začíná studovat hru na housle na Konzervatoři v Praze.
1908 — 12. května vyloučen z Konzervatoře za nepovolené veřejné vystoupení s amatérským orchestrem. 25. května přijat zpátky.
1909 — O Velikonocích skládá pozoruhodnou Elegii pro housle a klavír. V říjnu přestup na varhanní oddělení, na kterém se učila i kompozice.
1910 — 4. června „propuštěn pro nenapravitelnou nedbalost“. Počátek nepřetržité kompoziční činnosti, během několika dnů v červnu a červenci skládá dvě rozsáhlé orchestrální skladby Smrt Tintagilova (podle Maeterlincka) a Anděl smrti (podle Przerwy-Tetmajera).
1911 — První konzultace u Josefa Suka. V prosinci neúspěšný pokus o složení státní zkoušky.
1912 — Začíná komponovat klavírní cyklus Loutky (1912–1923), své první životaschopné dílo. Nipponari pro zpěv a malý instrumentální soubor. V prosinci skládá státní zkoušku.
1914 — Vypuknutí 1. světové války. Martinů je osvobozen od branné povinnosti.
1915 — Začíná příležitostně vypomáhat jako houslista v České filharmonii.
1919 — 12. ledna premiéra České rapsodie v podání České filharmonie. V létě turné s orchestrem Národního divadla do Londýna, Paříže, Ženevy, Bernu a Curychu.
1920 — Ukončení závazků v Poličce a v létě návrat do Prahy. Od podzimu stálý člen České filharmonie u 3. pultu 2. houslí.
1922 — Na vystoupení The English Singers poznává anglické renesanční madrigaly. Začíná studovat kompozici u Josefa Suka. Skládá balet Kdo je na světě nejmocnější.
1923 — V říjnu odjíždí do Paříže studovat kompozici u Alberta Roussela.
1923–1940 — Žije v Paříži jako skladatel na volné noze, letní měsíce tráví obvykle v Poličce.
1924 — V létě skládá v Poličce orchestrální rondo Half-Time, svou první zralou skladbu. Její premiéra v podání Václava Talicha a České filharmonie způsobí skandál, Martinů se musí hájit obvinění, že je toto dílo plagiátem Stravinského Petrušky. V Národním divadle v Praze je provedena premiéra celovečerního baletu Istar (1918–1921).
1925 — Skládá 2. smyčcový kvartet, dílo, kterým se prosazuje v mezinárodním kontextu a vydává je nakladatelství Universal Edition Wien. Balet Kdo je na světě nejmocnější je premiérován v brněnském Národním divadle spolu s premiérou Janáčkovy opery Příhody lišky Bystroušky.
1926 — Seznámení s Charlotte Quennehen, svou pozdější manželkou. Komponuje La Bagarre pro velký orchestr.
1927 — Dokončuje mj. svou první operu Voják a tanečnice a jazzový balet Kuchyňská revue. Seznámení s JUDr. Milošem Šafránkem, pozdějším skladatelovým pomocníkem a životopiscem.
1929 — Dokončuje mj. operu-film Tři přání. 29. října zhroucení burzy v New Yorku, začátek světové hospodářské krize.
1931 — Svatba s Charlotte Quennehen. Je zvolen řádným členem České akademie věd a umění.
1933 — Premiéra baletu Špalíček v Národním divadle v Praze, následuje nastudování v Národním divadle v Brně a skladba je oceněna Smetanovou cenou.
1937 — Seznámení se skladatelkou Vítězslavou Kaprálovou, která se později stane jeho žačkou a milenkou. Komponuje mj. kantátu Kytice a Concerto grosso pro komorní orchestr, které věnuje Charlesu Münchovi.
1938 — V březnu premiéra Julietty v Národním divadle v Praze. Komponuje sérii vrcholných děl, mj. Tre ricercari pro komorní orchestr, Concertino pro klavír a orchestr, 5. smyčcový kvartet. V den Mnichovské dohody dokončuje na objednávku Paula Sachera Dvojkoncert pro dva smyčcové orchestry, klavír a tympány.
1939 — 1. 9. vypuknutí 2. světové války, Martinů skládá mj. pro české dobrovolníky ve Francii kantátu Polní mše.
1940–1941 — Od 10. června 1940 do 31. března 1941 emigrace přes jižní Francii, Španělsko a Portugalsko do USA. Většina rukopisů zůstává ve Francii, sebou bere pouze 4 partitury. V červnu umírá Vítězslava Kaprálová. Martinů na útěku skládá mj. Sinfoniettu giocosu pro klavír a malý orchestr. Usazuje se v New Yorku. Skládá mj. Concerto da camera pro housle a komorní orchestr. 14. listopadu 1941 velký úspěch premiéry Concerta grossa v podání Sergeje Kusevického a Bostonského symfonického orchestru.
1942 — Skládá Symfonii č. 1, v listopadu ji premiéruje opět Kusevický. Každý následující rok k nim přibývá další (až do r. 1946). Jejich premiéry a častá provedení upevňují významnou pozici Martinů v hudebním životě USA. V létě učí na pozvání Kusevického kompozici na letních kurzech v Berkshire Music Center. Později vyučuje na Mannes School of Music v New Yorku a na univerzitě v Princetonu (od roku 1948).
1944 — Skládá kromě Symfonie č. 3 mj. Sonátu č. 3 pro housle a klavír. 6. června vylodění spojenců v Normandii. Začátek dlouholetého vztahu s Rosalie Barstow (do r. 1954).
1945 — Konec 2. světové války oslaví Martinů složením České rapsodie pro housle a klavír. Dozvídá se o smrti své matky (březen 1944) a svého blízkého přítele Stanislava Nováka (červenec 1945), šokován sleduje politický proces s Václavem Talichem.
1946 — Opět vyučuje na Berkshire Music School, zde 17. 7. těžký úraz, jehož následky (hlavně silná porucha sluchu, závratě a bolesti hlavy) bude pociťovat až do konce života. Skládá mj. Toccatu e due canzoni pro Paula Sachera a jeho Basilejský komorní orchestr.
1947 — Počátek tzv. studené války. Skládá mj. Tři madrigaly pro housle a violu.
1948 — Únorový komunistický puč v Československu. V den tragické smrti Jana Masaryka 10. 3. Martinů dokončuje Klavírní koncert č. 3. Opouští myšlenku na návrat do Československa, setrvává v emigraci. V létě první pobyt v Evropě, a to ve Francii a Švýcarsku. Od září jmenován profesorem skladby na Princeton University v New Jersey, kde setrvá do roku 1951.
1951 — Počátek práce na Symfonických fantaziích (Symfonii č. 6). Skládá mj. Serenádu pro housle, violu, violoncello a dva klarinety. Inscenace Veselohry na mostě (1935) na Mannes School of Music oceněna cenou newyorské kritiky za nejlepší operu premiérovanou v tomto roce v New Yorku.
1952 — Získává americké občanství. Po patnáctileté přestávce se vrací k opeře, skládá Čím lidé žijí (podle Tolstého) a pro televizní stanici NBC Ženitbu (podle Gogola), dále mj. Rhapsody-Concerto pro violu a orchestr.
1953 — Získává roční stipendium Guggenheimovy nadace, opouští USA, usazuje se s Charlotte v Nice, od té doby žije zejména ve Francii, Itálii a Švýcarsku. Dokončuje Symfonické fantazie (Symfonii č. 6).
1954 — Skládá mj. operu Mirandolina a Klavírní sonátu. Seznámení s Nikosem Kazantzakisem, počátek práce na opeře Řecké pašije.
1955 — Vzniká řada vrcholných děl: oratorium Epos o Gilgamešovi, Koncert pro hoboj a malý orchestr, orchestrální Fresky Piero della Francesca a kantáta Otvírání studánek. Charles Munch premiéruje s Bostonským symfonickým orchestrem Symfonické fantazie v Bostonu a New Yorku, Martinů za ně získává výroční cenu Kruhu newyorských hudebních kritiků. Je zvolen členem amerického National Institute of Arts and Letters, na konci roku se naposled vrací na několik měsíců do USA, vyučuje na Curtis Institute ve Filadelfii a opět na Mannes School of Music v New Yorku.
1957 — Získává stipendium Guggenheimovy nadace na operu Řecké pašije. Paul a Maja Sacherovi zvou Martinů na Schönenberg poblíž Basileje, od září se tam s Charlotte stěhují natrvalo. Skládá mj. Klavírní koncert č. 5.
1959 — V lednu navštíví ve Wiesbadenu inscenaci Julietty, první od pražské premiéry. Snad v předtuše blížícího se konce chrlí jednu skladbu za druhou: dokončuje druhou verzi Řeckých pašijí, dále zejména Nonet, České madrigaly pro pět sólových hlasů, Komorní hudbu č. 1 a kantáty Mikeš z hor a Proroctví Izaiášovo.
28. srpna 1959 — Umírá v kantonální nemocnici v Liestalu u Basileje. Je pohřben na Schönenbergu, v roce 1979 jsou jeho ostatky převezeny do rodné Poličky.