С юности фанатично отстаивал идеи борьбы с деспотизмом, за свободу, равенство и братство, был убежденным сторонником марксистского учения о путях общественного развития, верил в мессианскую роль пролетариата. В этом смысле многое роднило его с Лениным, другом и соратником первых лет революционного подполья и создания в России рабочей социал-демократической партии. Правда, с оговоркой, которую сам Мартов позже определит в следующих словах: «...одна ненависть к деспотизму не исчерпывает вопроса о свободе». Поскольку, говорил он, это применительно к собственным ощущениям от нападок Л. Н. Толстого «на европейскую цивилизацию», в которых почувствовал нечто, «от чего невозможно отмахнуться», ясно, что речь шла о неприемлемости им излишнего прагматизма и рационализма, порождавших возможность отрицания этических начал.

Он родился и рос в интеллигентной еврейской семье, глава которой собственным трудом достиг успеха и достатка, став потомственным почетным гражданином. Широкий круг чтения, вольнодумие и уважение к самостоятельности мышления, проповедуемые родителями, а также дискриминационная царская политика по отношению к еврейству привели к тому, что из восьми детей семеро оказались связаны с революционным движением в России, а четверо — Юлий, Лидия (Л. О. Дан), Сергей (С. О. Ежов) и Владимир (В. О. Левицкий), видными деятелями российской социал-демократии.

Первый раз Мартов был арестован в феврале 1892 г. За распространение нелегальной литературы студента второго курса физико-математического факультета приговорили к 5 месяцам тюрьмы и двум годам ссылки в неуниверситетские города по собственному выбору. Ссылку отбывал в Вильно, где участвовал в еврейском рабочем движении, познакомился с «Капиталом» Маркса и изданиями группы «Освобождение труда». Осенью 1895 г., вернувшись в Петербург, объединился с Лениным, создав для систематической агитации на столичных заводах «Союз борьбы за освобождение рабочего класса».

В январе 1896 г. вторично был арестован и через год сослан в Сибирь. Трехлетняя ссылка завершила его становление как марксиста. Он много писал о судьбе рабочего класса в России, где исторические условия сделали его «единственным борцом за политическую свободу, и ему предстоит играть ту роль, которая в передовых странах Западной Европы выпала на долю буржуазии». Именно в эти годы близко сошелся с Лениным, который только с ним позволял себе общаться на «ты».

Срок ссылки кончился в январе 1900 г., и уже через два месяца в Пскове Мартов принял участие в переговорах о создании газеты «Искра». С ее первого номера — один из ведущих редакторов и авторов. С августа 1901 г. за границей (Мюнхен, Лондон, Женева, Париж). Второй съезд РСДРП (1903) принял его формулировку первого параграфа Устава, определявшего, кто может быть членом партии. По этому вопросу он категорически разошелся с Лениным, выступавшим за организацию партии профессиональных революционеров. Последовавшие за этим выборы в ЦК и особенно разногласия по вопросу о новом составе редакции «Искры» привели к расколу РСДРП на две фракции — большевиков и меньшевиков, а затем и к созыву параллельных партийных форумов: Третий съезд РСДРП (апрель 1905) и Женевская конференция меньшевиков (апрель — май 1905). Все это означало полный разрыв прежних дружеских отношений Мартова с Лениным. Для него он стал наиболее ярким воплощением радикализма в российском революционном движении.

Став одним из наиболее авторитетных лидеров меньшевиков, Мартов квалифицировал большевизм как максимализм и якобинско-бланкистское толкование марксизма. Первая русская революция 1905—1907 гг. окончательно развела их по вопросам отношения рабочей партии к подготовке вооруженного восстания, либеральному движению, выборам в Госдуму, «партизанскому террору» в виде экспроприации. Однако Манифест 17 октября 1905 г. и первое выступление РСДРП в качестве самостоятельной политической силы потребовали объединения усилий социал-демократических организаций на местах. Вернувшийся в Россию в октябре 1905 г., Мартов принял участие в работе Петербургского Совета рабочих депутатов, вошел в редакцию газеты «Начало», затем и объединенного центрального органа «Партийные Известия», с декабря 1905 г. — член объединенного ЦК. Однако понимая, что Четвертый (Объединительный) съезд РСДРП (апрель 1906) фактически сохранил существующие расхождения и организационную самостоятельность двух партийных фракций, он публично отстаивал отличное от ленинского видение решения важных теоретических и тактических проблем.

Дважды, в феврале и июле 1906 г., Мартов подвергался арестам и был приговорен к ссылке в Нарымский край, замененной высылкой за границу. На Пятый съезд РСДРП (апрель-май 1907) представил доклад о работе ЦК, в котором отметил, что поражение Декабрьского вооруженного восстания 1905 г. оттеснило пролетариат с политической арены, подчеркнул важность выработки тактики партии в условиях спада революции и решение вопроса о политических союзниках. Съезд принял предложение Мартова о роспуске боевых дружин и запрете экспроприации, одновременно отвергнув его (и П. Б. Аксельрода) идею о превращении РСДРП из полуподпольной в широкую легальную и созыве для этого «рабочего съезда».

Штутгартский конгресс Второго Интернационала (август 1907) стал свидетелем последнего совместного выступления Мартова с Лениным, когда они при участии Р. Люксембург добились в резолюции о предотвращении войны в Европе указания на то, что политические кризисы, которые могли бы возникнуть в случае войн в странах-участницах, должны быть использованы для завоевания пролетариатом политической власти. В дальнейшем разногласия привели к окончательному разрыву с Лениным в личном и политическом планах. Обвинив его в «самобытно бланкистских» взглядах, Мартов одновременно обвинил западноевропейских, прежде всего немецких, социал-демократов в двойном стандарте: «те глупости, которые считаются для Европы непозволительными, для России поддерживаются». Позже, в годы торжества в России большевистской диктатуры, Аксельрод, а затем и А. Н. Потресов, разовьют эту мартовскую оценку позиции западноевропейской социал-демократии на примере ее отношения к российской революции.

В июне 1911 г., придя к выводу о невозможности сосуществования двух фракций в одной партии, Мартов выходит из состава редакции газеты «Социал-демократ». Вместе со своими сторонниками в феврале 1912 г. обжаловал в Международном социалистическом бюро (МСБ) легитимность Пражской конференции (январь 1912) и принял участие в Венской конференции социал-демократических организаций России (август 1912), на которой был избран в Организационный Комитет РСДРП и его Заграничный секретариат.

В ноябре 1913 г., после амнистии по случаю трехсотлетия дома Романовых, Мартов смог вернуться в Петербург, где поселился по фиктивным документам (поскольку некрещеный еврей, не имеющий высшего образования, лишен был права проживать в столице). Активно включился в партийную работу: сотрудничал в газетах «Наша Заря» и «Рабочая Газета», журнале «Современник», консультировал меньшевистскую фракцию Четвертой Государственной Думы, выступил одним из первых обвинителей депутата-большевика Р. В. Малиновского в провокаторстве. В июле 1914 г. на объединенном совещании российской социал-демократии, созванном под эгидой МСБ в Брюсселе, выступил вместе с Г. В. Плехановым и Л. Д. Троцким с воззванием «Ко всем рабочим России!», в котором подчеркивалась преступность срыва сплочения различных групп российского пролетариата в единый организм. Здесь же, за границей, застала его и Первая мировая война.

Политические взгляды Мартова по отношению к войне были весьма четкими: осуждение ее империалистического, антинародного, захватнического характера со стороны всех воюющих стран; неприятие социал-патриотизма в любых его формах; борьба за торжество пролетарского интернационализма. Участник Циммервальдской (1915) и Кинтальской (1916)конференций.

Февральская революция 1917 г. застала Мартова в Швейцарии. На совещании российских политэмигрантов в Цюрихе первоначально отказался принять участие в возвращении на родину через Германию, не желая чувствовать себя «германским подарком» русской революции, но затем вынужден был последовать в Россию тем же путем. С мая — лидер фракции меньшевиков-интернационалистов, противник революционного оборончества и вхождения социалистов во Временное правительство. В дни Июльского кризиса допускал возможность перехода власти в руки Советов, осуждал антибольшевистскую кампанию, представлявшую целое течение в российской социал-демократии не без помощи агентуры германского правительства. От имени меньшевиков-интернационалистов приветствовал Шестой съезд большевиков. На Объединительном (Августовском) съезде РСДРП(о) оценил всю политику большинства центристского руководства собственной партии как политику «полного забвения и отрицания пролетарского марксизма».

Представления о возможности объединения пролетариата и буржуазии во имя идеи государства Мартов назвал иллюзией, а их единение на почве спасения страны — мелкобуржуазной фикцией. В числе 26 своих сторонников, объявил о намерении выступить «перед пролетарскими массами с безоговорочной критикой решений партии и линии партийных центров». На Демократическом совещании поддержал идею немедленного создания однородного демократического правительства. Решение большевиков об уходе из Предпарламента объявил «политической ошибкой».

На Втором съезде Советов после совершившегося Октябрьского переворота выступил с призывом к прекращению междоусобицы и к солидарному отпору попыткам контрреволюции потопить в крови пролетарское движение. После того как предложения о немедленных переговорах со всеми революционными организациями и социалистическими партиями о выходе из кризиса посредством образования общедемократического правительства и о прекращении военных действий на время этих переговоров были проигнорированы, Мартов и его сторонники покинули съезд.

Принял участие в переговорах представителей общественных организаций и социалистических партий под эгидой Викжеля, где призвал всех присутствующих заявить, что, даже «признавая вооруженную политическую борьбу», они «никогда не признают для себя допустимым террор и гарантируют неприкосновенность всех участвующих в переговорах». На Чрезвычайном съезде РСДРП(о) в декабре 1917 г. в своем выступлении подчеркнул, что октябрьские события могут стать прологом контрреволюции. Призыв Мартова — «...не спиной надо поворачиваться к новой стадии революции, а работать на почве этих условий» — был поддержан съездом, и он возглавил новое партийное руководство.

В конце декабря 1917 — начале января 1918 гг. Мартов участвовал в работах специальных комиссий, призванных разработать позицию меньшевистской фракции. Хотя его предложение не противопоставлять Учредительное собрание советам не было поддержано, он добился от ЦК признания советов, «несмотря на вырождение», «принципиальным классовым оружием пролетариата». На этой основе целесообразным признавалось участие не только в советах вообще, но и во ВЦИК.

В марте 1918 г. Мартов перебрался в Москву. На Четвертом (Чрезвычайном) съезде Советов выступил против ратификации «позорного» Брестского мира. На общепартийном совещании в мае Мартов выдвинул в качестве общенациональной задачи борьбу «за возможно скорое и возможно полное уничтожение искусственного распада единого государственно-хозяйственного организма России». Однако 14 июня Мартов вместе с другими меньшевиками и эсерами был исключен из состава ВЦИК, а представители этих партий выведены из советов всех уровней. Тем не менее в августе ЦК РСДРП официально заявил о недопустимости участия членов партии в вооруженных акциях против советской власти, равно как и в антибольшевистских правительствах. Осенью 1918 г. под влиянием Ноябрьской революции в Германии Мартов дополнил свою оценку общего кризиса капитализма признанием неизбежности социальной пролетарской революции. Мартов, безусловно, ошибался в оценке роли пролетариата в развитии мировой истории, но ленинская идея диктатуры пролетариата для него была абсолютно неприемлема.

Партийное совещание в декабре 1918 г. по предложению Мартова решило выстраивать партийную тактику, исходя из признания советского строя «как факта действительности». ЦК сменил требование самостоятельности местного самоуправления лозунгами независимости городских и сельских советов от партийной опеки, права свободных выборов и перевыборов их. Советам как органам представительной и законодательной власти должны были подчиняться органы исполнительной власти. Как и прежде, Мартов выступал за отмену смертной казни по суду и без суда, за ликвидацию чрезвычайных органов, прекращение политического и экономического террора, за восстановление свободы слова, союзов и коалиций.

В 1919 г. Мартов выступил с социально-экономической программой РСДРП под названием «Что делать?», которая была призвана обеспечить нормальное (здоровое) развитие революции на основе ее слияния с революционным движением пролетариата Запада в один могучий поток. Символом веры всего пореволюционного меньшевизма стали «Апрельские тезисы» (1920) Мартова, выдвинувшие идею объединения всех «марксистских социалистических партий», включая РКП(б), на основе последовательного народовластия, свободы идейной борьбы и пропаганды.

Летом 1920 г. Мартов легально по поручению ЦК РСДРП выехал за границу в качестве представителя в Социнтерне. В феврале 1921 г. основал в Берлине журнал «Социалистический вестник», организовал и возглавил заграничную делегацию РСДРП, стал одним из создателей и руководителей Венского 2½ Интернационала (1921—1923). Из-за обострения болезни последний год был прикован к постели. Похоронен в Берлине.