En el año 1396, sucedió en el trono a su hermano Juan I, cuando todavía se hallaba luchando con la nobleza siciliana para imponer su poder en la isla. Ejerció como regente su mujer, María de Luna, luchando contra quienes reclamaban el trono, hasta que Martín regresó en 1397.

El 13 de octubre de 1397, Martín juró en Zaragoza los fueros establecidos por su padre Pedro IV, y el 13 de abril de 1399 fue coronado en esa ciudad.

Lanzó dos cruzadas contra el norte de África en 1398 y 1399. Su hijo Martín de Sicilia, con la victoria de San Luis (1409), acabó de someter a la nobleza rebelde de Cerdeña, expulsando de allí a los genoveses en 1409.

En general fue un reinado de paz exterior, lo cual agudizó las luchas entre bandos nobiliarios en el interior. Todo el reinado estuvo marcado por el cisma de la Iglesia, permaneciendo Martín aliado del papa de Aviñón, el aragonés Benedicto XIII, que era pariente de la reina. Llevó su protección hasta el punto de intervenir militarmente en Aviñón, salvando al papa Luna del asedio al que estaba sometido y acogiéndole en sus estados (1403).

Martín I murió en Barcelona el día 31 de mayo de 1410, sin descendencia legítima, pues tuvo de la reina cuatro hijos (Martin, Jaime, Juan y Margarita), que murieron todos antes que su padre; María casó en 1372 y murió el 29 de diciembre de 1406. El 17 de septiembre de 1408 contrajo Martín I segundas nupcias con Margarita de Prades(1385-1422) hija del conde Pedro, descendiente de la familia real de la cual no tuvo sucesión; la unión duró tan solo 9 meses.

Sólo dejó un hijo bastardo, Fadrique. Martín I no quiso designar sucesor, de aquí un interregno de dos años, durante los cuales se disputaron el reino cinco pretendientes, cerrándose con el Compromiso de Caspe (1412), por el que se extendió a Aragón la dinastía castellana de los Trastámara, con la elección como rey de Fernando I, el de Antequera.