Fue un abogado y político, además fue presidente de Ecuador en el período de 1932-1933.
Nació en el 8 de marzo de 1875, en la ciudad de Guayaquil. Sus estudios primarios los realizó bajo la tutela de su papá. Posterior a ello, ingresó al Colegio Nacional San Vicente. En 1892 comenzó a estudiar medicina, pero al poco tiempo se retiró para ingresar a la Facultad de Jurisprudencia.
El 5 de junio de 1895, estalló la Revolución Liberal en la cual Juan de Dios se enroló en el ejército insurgente, y tiempo más tarde ingresó a la Escolta de Honor, por lo que acompañó al Gral. Eloy Alfaro en todos los campos de batalla.
Culminó sus estudios en leyes en 1898. Además, en 1911 ocupó la Tesorería de Hacienda del Guayas. Tiempo más tarde, fue nombrado Secretario de la Municipalidad de Guayaquil, cargo que se desempeñó hasta 1914. En 1920 fue elegido Diputado por la Provincia del Guayas, y al año siguiente fue elegido Presidente de la Cámara de Diputados, dignidad que desempeñó hasta 1922 en que se excusó y volvió a Guayaquil para ocupar la gerencia de la Compañía Ecuatoriana de Estancos.
Posteriormente en 1929, ante la crisis económica por la caída de las exportaciones de cacao, el Presidente de la República, Dr. Isidro Ayora, lo llamó para el cargo de Ministro de Hacienda, pues su experiencia y labor realizada lo convertían en la persona idónea para ejercer un acertado control financiero. Sin embargo, pocos meses después renunció por desacuerdos con el Ejecutivo y regresó a Guayaquil.
El 5 de diciembre recibió del Presidente de los Diputados la banda que lo consagró como Presidente Constitucional de la República. Ese mismo día comenzó su calvario, cuando al presentarse en el balcón de la Casa de Presidencial para saludar al pueblo quiteño, sufrió el bochorno y fue cobardemente insultado por aquellos que no lo apoyaban como presidente. De igual manera, por esa época se produjo el conflicto internacional de Leticia entre Colombia y Perú que duró casi un año y puso en grave peligro la tranquilidad del Ecuador.
A finales de septiembre, a propuesta del diputado Dr. Manuel Benigno Cueva García se integró una comisión presidida por el Ing. Federico Páez, que debía solicitar al Presidente su renuncia. a solo dos meses de haber iniciado sus funciones el Congreso entabló un vergonzoso Juicio Político en su contra. Velasco Ibarra, presentó gravísimos cargos contra el y luego de la participación de varios congresistas, el diputado Joaquín Dávila propuso una moción para destituirlo de su cargo “Por Culpabilidad en los Manejos de los Asuntos Internacionales”.
El 16 de octubre de 1933, el Senado, presidido por José Vicente Trujillo, aprobó la moción que “Privó Legalmente del Cargo de Presidente de la República al señor Juan de Dios Martínez Mera y, en consecuencia, declaró vacante el indicado cargo”. No obstante, retirado de la política continuó sirviendo a la Patria desde diferentes cargos. En 1936, administró del ramo de lotería de la Junta de Beneficencia de Guayaquil; más tarde presidió el comité para la erección del mausoleo al Gral. Eloy Alfaro; y en 1946 fue llamado para desempeñar el cargo de Gerente de la Flota Mercante Gran Colombiana, seccional del Ecuador.
El 1 de noviembre de 1948, el Congreso Nacional rectificándose de las acusaciones vertidas, reconoció que el Martínez Mera “Había desempeñado el cargo de Presidente de la República con dignidad, honradez y patriotismo relevante”. Respecto a su vida personal , contrajo matrimonio con Francisca Torres Lascano con la cual tuvo sus hijos son Raúl, Héctor y Gabriel Martínez Torres. Sus hijas Flora Martínez de Pérez Chiriboga, Leonor Martínez de Manrique Sabla, Isabel Martínez de García Escobar y Francisca Martínez de Chiriboga Ordóñez.
Murió en Guayaquil el 27 de octubre de 1955.