Nascut a la Colònia Güell (Santa Coloma de Cervelló) el 20 d’abril de 1915, de ben jove va militar al grup Nosaltres Sols! Durant la guerra va ser voluntari en el desembarcament a Mallorca, enquadrat a les milícies d’Estat Català, i més tard va ingressar a l’Escola de Guerra, de la qual va sortir amb grau de tinent d’artilleria i posteriorment fou ascendit a capità per mèrits de guerra. Malgrat ser ferit i fet presoner, es va evadir i es va reincorporar a la seva unitat, amb la qual va passar a l’Estat francès arran de la desfeta militar; allí va anar a parar al camp de concentració de Sant Cebrià.

L’abril del 1939, es va escapar del camp d’Agde, on havia estat traslladat, i va prendre contacte amb Daniel Cardona, que residia a Perpinyà, i amb els altres companys separatistes per començar a configurar la resistència.

Aviat va retornar clandestinament a Catalunya. El 4 de juliol de 1939 va fer cap a Barcelona amb l’objectiu d’organitzar un grup de resistència. Més tard, va participar en la creació de l’FNC, el 4 de maig de 1940 a París, en representació de Nosaltres Sols! En aquesta reunió es va establir una coordinació de les forces polítiques independentistes, iniciada per Estat Català i Nosaltres Sols!, tot comprometent-se a aparcar les diferències i començar a treballar plegats. També es va decidir mantenir la direcció a l’interior de Catalunya. El 1942, acabat el procés de debat intern, l’organització va passar a anomenar-se Front Nacional de Catalunya i Jaume Martínez es va fer càrrec de l’aparell militar, que va portar a terme tasques de propaganda com la col·locació de banderes, la voladura de monuments i locals falangistes i d’altres.

En començar la Segona Guerra Mundial, es va posar en contacte amb la Resistència francesa i va ajudar a passar la frontera als qui fugien de l’ocupació nazi. Van ser molts els serveis d’informació que va prestar a la Resistència; tant és així, que va ser proposat per a la Legió d’Honor, una de les més altes condecoracions que atorga l’Estat francès, però ell no va voler-la acceptar perquè, va dir, humanitàriament també els hauria ajudat i, de fet, havia lluitat per Catalunya.

La Diada de Sant Jordi del 1943 va penjar, juntament amb altres militants de l’FNC, la primera bandera catalana que va aparèixer en públic des de la fi de la guerra, suspesa dels cables del telefèric del port de Barcelona mitjançant un enginyós mecanisme que la va desplaçar fins al lloc més visible. L’11 de setembre de 1943 van penjar una altra bandera a les torres de la Sagrada Família i, per segona vegada, al telefèric del port. Amb motiu d’una final de futbol, es va penjar també una bandera al camp del Barça. I en haver-se de celebrar una final de copa de futbol a Montjuïc, a primers de juny del 1946, van intentar posar una bandera que s’havia de desplegar durant el partit. Allà els membres de l’equip de col·locació van ser detinguts per la Guàrdia Civil, apallissats i torturats. Arran d’aquesta caiguda, van ser detinguts els militants de la impremta i altres companys del partit. Aquest va ser el motiu de la detenció de Jaume Martínez amb catorze o quinze companys més el 13 de juny de 1946. Van trigar més de tres anys a fer-li el consell de guerra, en el qual va ser condemnat a vint anys de presó i traslladat al penal de Sant Miquel dels Reis (València) fins que, amb motiu del Congrés Eucarístic (1952), es va beneficiar d’un indult d’una quarta part de la condemna i amb la redempció per treball va poder sortir el 23 de novembre de 1952.

El 1963 va ser requerit novament per a exercir de secretari general de l’FNC, càrrec que va deixar el 1965.

L’agost del 1974, amb el lema «Per un partit de masses i de combat», l’FNC va celebrar el seu Primer Congrés a Montserrat, on es va aprovar la consideració de la lluita armada com una de les vies d’acció per assolir la independència. Martínez Vendrell es va encarregar de preparar les persones que poc més tard deixarien el partit per tal d’afegir-se a EPOCA.

El 1977, després de la mort de Josep Maria Bultó, se’n va anar a viure a Andorra. Durant la seva estada al país pirinenc va ser vigilat per la policia espanyola. El novembre del 1978 va tornar a Barcelona per fer unes gestions i a Sant Just Desvern es va trencar el fèmur. Va ser intervingut a l’Hospital Clínic i quan estava a punt de tornar a Andorra, el 4 de març de 1979, el van detenir —tenia seixanta-quatre anys—, i pocs dies més tard també eren detinguts Lluís Montserrat, Joan Mateu i Maria Teresa Sol, sota l’acusació de pertànyer a l’Exèrcit Popular Català (EPOCA) i de participar en les morts de l’industrial Josep Maria Bultó i de l’exalcalde franquista de Barcelona Joaquim Viola. Per a la policia, Martínez era l’inspirador d’EPOCA, formava part de la seva direcció i era qui hi aportava els coneixements i l’experiència militar.

El judici pels casos Bultó i Viola es va celebrar el juny del 1980. Jaume Martínez hi va admetre la seva pertinença a una organització independentista inspirada per Josep Maria Batista i Roca. L’Audiència Nacional el va condemnar, però la pena ja l’havia complert amb presó preventiva i fou posat en llibertat.

La família Bultó va recórrer la sentència i el 1981 el Tribunal Suprem el va condemnar a dotze anys de presó, que no va complir perquè es trobava a l’exili.

El gener del 1982 va tornar a ser condemnat a trenta-sis anys de presó pels mateixos delictes, però tampoc va ingressar a la presó perquè continuava exiliat.

Greument malalt, el 1988, aconsellat per Joan Reventós, ambaixador d’Espanya a París, es va presentar voluntàriament a l’Audiència Nacional de Madrid, esperant que gràcies als contactes d’aquell no seria empresonat. Va ser enviat immediatament a la presó, primer a Carabanchel (Madrid) i més tard a LleidaII, d’on només va sortir per morir a l’Hospital Clínic de Barcelona el 26 de novembre de 1989.

Actualment, té un carrer dedicat a la seva memòria a Santa Coloma de Cervelló.