Родился в 1906 году в городе Гродно, в семье инженера-железнодорожника. Профессия отца заставляла семью часто переезжать, и детство будущего писателя прошло во многих городах Европейской части СССР.
Г.С. Мартынов начал свою трудовую деятельность путевым рабочим на Юго-Западной железной дороге, когда ему было четырнадцать лет. После службы в Красной Армии, с 1928 года, Мартынов живет в Ленинграде. Поступив в 1931 на Ленинградский завод резиново-технических изделий, Георгий Сергеевич проработал на нем 25 лет: сначала электромонтером, а затем на различных инженерно-технических должностях: был и начальником цеха. Одновременно он учился в заочном Политехническом институте.
В сентябре 1941 года Г.С. Мартынов добровольцем ушел на фронт и всю Великую Отечественную войну воевал на Ленинградском фронте. Награжден орденом и медалями.
Г.С. Мартынов - член КПСС с 1941 года.
В 1955 году Г.С. Мартынов впервые выступил в печати, - как писатель-фантаст. Его первая «220 дней на звездолете» издана Детгизом.
Всего Мартыновым написано (на 1960 г.) пять книг научно-фантастического жанра: «220 дней на звездолете», «Сестра Земли», «Наследство фаэтонцев» (все они объединены под общим названием «Звездоплаватели»), повести «Каллисто» и «Каллистяне».