Licenciado en Medicina en 1990 por la Universidad de Salamanca, obtuvo el grado con la tesina de licenciatura 'Análisis de las decisiones clínicas' con la calificación de sobresaliente. Realizó su tesis doctoral, 'Pronóstico vital y funcional de la hemorragia intracerebral espontánea' bajo la dirección de los doctores Julio Fermoso García y Manuel Martín Marcos -su padre- con la calificación de sobresaliente cum laude en 1999.

Titulado por la UNED como Experto Universitario en Probabilidad y Estadística en Medicina (2008), aprobó el MIR en 1992 tras efectuar la residencia en el Hospital Nuestra Señora de Sonsoles de entre 1993 y 1997, obteniendo la plaza en propiedad en el proceso selectivo (OPE) de Castilla y León de 2007, donde fue el número dos.

Coordinador de la Sección de Medicina de la Institución Gran Duque de Alba, era profesor asociado del Departamento de Estadística de la USAL en la Escuela Universitaria de Educación y Turismo de Ávila. Miembro del equipo de investigadores del Centro de Análisis e Innovación Turística de la provincia de Ávila, participó en la elaboración del Boletín Turístico de la Provincia de Ávila.

Fue autor de numerosos artículos en revistas especializadas: Anales de Medicina Interna, Revista Clínica Española, Medicina Clínica, Cirugía Española, European Journal of Internal Medicine, Gastrum, Revista de Psicopatología y Psicología Clínica, Cuadernos Abulenses, Livius y Hermeneus, aparte de capítulos en libros de investigación médica y ser ponente en congresos científicos, además de evaluador (referee) para la revista internacional Journal of Applied Statistics.

Martín Casado era esposo de la portavoz del PP en el Ayuntamiento de Ávila, Sonsoles Sánchez-Reyes.