Après ses études à Sciences Po Paris et l’ENA, David Martinon intègre le ministère des Affaires étrangères, tout d’abord en tant qu’adjoint au porte-parole, puis rédacteur à la direction de la coopération européenne. Lorsque Nicolas Sarkozy se présente en 2007, il est chef de cabinet de la campagne présidentielle. A la suite de l’élection, il est nommé porte-parole de l’Elysée. L’année suivante, David Martinon se retire de la vie politique et revient à sa carrière diplomatique, en étant, sur les traces de Romain Gary, consul général de France à Los Angeles de 2008 à 2011, puis à New York au sein de la mission française durant l’assemblée générale de l’ONU, en tant que responsable des droits de l’Homme. En 2013, il est nommé représentant spécial de la France pour les négociations internationales sur la société de l’information et l’économie numérique. Ce qui le conduit à devenir ambassadeur pour le numérique en 2017.

En 2018, David Martinon est nommé ambassadeur de France en Afghanistan et a dû gérer la situation de crise avec la prise de pouvoir des talibans.