El seu naixement se situa entre el 1413 i del 1415 a la ciutat de València en el si d'una noble família originària de Gandia, però establerta a València des de 1400, segons l'historiador Jaume Chiner, la seva família era originària de Gandia encara que estava establerta a València des de l'any 1400. El seu avi Guillem Martorell va ser conseller reial i el seu pare Francesc Martorell casat amb na Damiata Abelló, va ser majordom del rei Martí l'Humà.
De Joanot Martorell, va estar casat amb una germana d'Ausiàs March i es coneixen força elements biogràfics que el mostren com un cavaller de vida agitada lluitador i agressiu. Va tenir una vida agitada, saltada de llançaments cavallerescos, i assumptes amorosos així com nombrosos viatges. si bé en la majoria dels casos, fins i tot els desafiaments a mort, no van passar de duels verbals
Va tenir accés a molts llibres que més endavant van ser la seva font d'inspiració. A Portugal va ser on va conèixer l'infant Ferran fill del rei de Portugal, al qual va dedicar la seva novel Tirant lo Blanc. El 1454 va viatjar a Nàpols per ajudar a Alfons el Magnànim. El 2 gener 1460 va començar a escriure Tirant, va morir sense acabar la novel el 1468 a València sense descendència.
La seva novel.la més coneguda, Tirant lo Blanch, (Tirant lo Blanc) va ser una de les obres més representatives del Segle d'Or de la Llengua Valenciana on es narren les gestes bèl.liques del cavaller Tirant i la història d'amor que viu amb Carmesina.
Està considerada com la primera novel moderna d'Europa i una de les més importants de la literatura universal. Tirant lo Blanc va ser editada l'any 1490 per primera vegada a València i posteriorment a Barcelona. D'aquestes dues primeres edicions es conserven quatre exemplars. Tres són de la primera edició de València, una es troba a la Universitat de València i les altres, una a Londres i una altra a Nova York. També es conserva un exemplar de la segona edició barcelonina. A la primera meitat del segle XVI va ser traduïda a l'espanyol i l'italià, més tard a l'anglès i al francès, i van ser conegudes per Shakespeare i Cervantes. De fet, aquesta obra rep un elogi per part de Cervantes, que la salva en la crema de llibres de cavalleries que fan a casa d'Alonso Quixano el capellà i el barber.
Alguns indicis apunten a que l'obra que va sortir de la impremta de Nicolás Spindeler en el 1490 no correspon exactament al manuscrit que Martorell li va deixar com a penyora al prestador català Martí Joan de Galba, però avui dia ningú dóna fe ja al colofó que diu que Galba és el traductor de la quarta part de la novel.la. És probablement un afegit del impressor, ja que Galba, que no era cap literat, va morir abans que fos acabat d'imprimir. Hi ha qui pensa que qui va intervenir segurament en l'obra va ser Joan Roís de Corella.
