Будущего основателя Зеленецкой обители в миру звали Миной. Родом он был из Великих Лук; родители, Косма и Стефанида, умерли, когда мальчику не исполнилось и десяти лет. Воспитал его духовный отец — священник городского Благовещенского храма. Овдовев, этот священник принял постриг с именем Боголеп в Великолукском Троице-Сергиевом монастыре, а следом и Мина стал там иноком с новым именем — Мартирий. Семь лет учитель и ученик прожили в одной келлии; Мартирий нёс послушания келаря, казначея и пономаря.

Тогда же начались особые знаки милости Божией Матери. Задремав однажды в полдень на колокольне, инок увидел образ Одигитрии на огненном столпе; приложившись, он и проснувшись ощущал на лбу этот жар. Позже по его совету тяжело больной инок Аврамий ходил на поклонение Тихвинской иконе и получил исцеление.

Мартирия тянуло к полному безмолвию. Он ушёл в пустынное место за шестьдесят вёрст от родного города, но духовник посоветовал вернуться к братии. Не решаясь ослушаться и не зная, как быть, святой отправился в Смоленск — к чудотворной Одигитрии; там во сне ему явились преподобные Авраамий и Ефрем и сказали, что жить ему всё же в пустыне, где укажет Господь. В Тихвинской обители исцелённый Аврамий рассказал ему о сокровенном месте, над которым видел сияющий Крест. Взяв с собой две небольшие иконы — Живоначальной Троицы и Тихвинской Богоматери, — Мартирий ушёл туда. Место звалось Зелёной пустынью: красивый зелёный остров посреди лесистой топи.

Жизнь там была тяжёлой, но подвижник не отступил. Он поставил часовню, а когда собрались ученики — храм во имя Живоначальной Троицы, куда поставил свои моленные образы. Так началась Троицкая Зеленецкая обитель. Слава о прозорливости старца и о даре исцелений разошлась далеко; именитые новгородцы стали присылать вклады, и на средства боярина Фёдора Сыркова была выстроена тёплая церковь в честь Благовещения — в память о том самом храме в Великих Луках, откуда всё начиналось. Около 1570 года Мартирий принял в Новгороде священство, а в 1582 году он уже игумен.

В 1595 году в Твери преподобный исцелил умиравшего сына бывшего касимовского царя Симеона Бекбулатовича: помолившись перед своими иконами, он возложил образ Богородицы на грудь больному. На дар благодарного Симеона в обители построили церкви Тихвинской иконы и святителя Иоанна Златоуста. В том же году царь Феодор Иоаннович дал монастырю жалованную грамоту.

Состарившись, преподобный сам выкопал себе могилу и своими руками сделал гроб. Простившись с братией и причастившись, он скончался 1 марта 1603 года. Мощи его положены под спудом в Троицком храме обители. Житие и службу святому составил бывший инок Зеленецкой обители, митрополит Казанский и Новгородский Корнилий.

Пишут преподобного в монашеском одеянии, со свитком; на монастырских иконах — с образом основанной обители. Память совершается 14 марта, 11 июля и 24 ноября. Икону берут как именную те, кто носит имя Мартирий, и обращаются к святому с молитвой о болящих.