Édouard Alfred Martel naît à Pontoise le 1^er juillet 1859. Issu d’une famille de juristes, il effectue de brillantes études au lycée Condorcet à Paris. Le jeune homme s’initie à la géographie et aux sciences naturelles. Cette passion trouve son origine dans les voyages effectués pendant son enfance en compagnie de ses parents, époque où il découvre le monde souterrain. En 1866 en effet, la famille Martel en villégiature dans les Pyrénées effectue la visite des grottes de Gargas. D’autres séjours offrent également au jeune homme la possibilité de parcourir l’Italie, l’Autriche et l’Allemagne. Grand lecteur de l’œuvre de Jules Verne, Édouard Alfred Martel remporte en 1877 le premier prix de géographie au concours général. En 1879, il visite en Autriche la grotte d’Adelsberg, le plus vaste système de cavernes alors connu en Europe. Après avoir effectué son service militaire et obtenu une licence de droit, Édouard Alfred Martel devient en 1886 avocat agréé auprès du tribunal de commerce de la Seine.

Le magistrat parisien consacre ses loisirs et ses périodes de vacances à voyager à travers la France. Il profite de ses déplacements pour effectuer des travaux de cartographie. A partir de 1883, il s’attache notamment aux plateaux désolés des Causses, creusés par les gorges du Tarn, de la Jonte, de la Dourbie et du Lot. Le 27 juin 1888, il s’engage ainsi avec quelques autres compagnons dans une cavité rocheuse où coule un ruisseau connu sous le nom de Bramadiau. Deux kilomètres de galerie sont bientôt reconnus par l’expédition. Édouard Alfred Martel publie l’année suivante un recueil de souvenirs et d’observations, Les Cévennes, dans lequel il montre les beautés de la région. Puis, en 1894, paraît Les Abîmes. L’auteur décrit dans ce nouvel ouvrage le monde souterrain découvert pendant les années précédentes. En effet, pendant les six campagnes menées de 1888 à 1893, Édouard Alfred Martel a visité 230 cavités et reconnu 250 kilomètres de galeries dont il a effectué les relevés précis. Il raconte ainsi dans son ouvrage ces explorations en compagnie du forgeron Louis Armand, ces descentes acrobatiques dans les puits verticaux, assis sur un bâton attaché à une longue corde en son milieu, habillé en costume de ville et coiffé de son chapeau melon. Le public s’initie ainsi à la " spéléologie ", terme qu’il préfère à celui de " grottologie ". L’ouvrage, couronné par l’Académie des sciences, procure à Édouard Alfred Martel la renommée et la notoriété.



Le spéléologue multiplie ensuite les exploits. Il s’intéresse en priorité aux souterrains des Causses mais visite également les cavernes des régions calcaires de Savoie, du Jura, de Provence ou des Pyrénées. L’ensemble du continent européen devient bientôt son terrain de parcours. Après quelques explorations en Belgique, il se rend en Autriche en 1893 puis voyage en Dalmatie et en Bosnie-Herzégovine. Au Monténégro, il étudie le cours de la Trebinjicica, la plus longue rivière souterraine du monde. En Grèce, il s’intéresse aux régions marécageuses, aux relations entre les eaux stagnantes de la surface et le réseau hydrologique souterrain. Quelques nouvelles explorations en Grande Bretagne sont la matière d’un compte rendu, Irlande et cavernes anglaises, publié en 1897.

En 1895, Édouard Alfred Martel fonde la Société de spéléologie. Il lance également le bulletin périodique Spelunca. A partir de 1899, la passion l’emporte définitivement et le spéléologue se détache de ses activités professionnelles pour se consacrer uniquement aux recherches scientifiques. Sa dixième campagne de fouilles et la découverte en 1897 de l’aven Armand, sur le causse Méjean en Lozère,  connaissent un retentissement national. C’est en effet la plus importante révélation depuis celle du gouffre de Padirac, près de Rocamadour, en 1889. Dans ce dernier lieu, plusieurs expéditions effectuées à la même époque lui permettent de le rendre accessible au public. Celui-ci se passionne d’ailleurs pour ses recherches. Plus d’un millier de spectateurs assistent en 1890 à l’une de ses descentes.

En 1901 et 1902, 150 cavités sont visitées en France, en Suisse et en Belgique. Ces dernières explorations lui permettent de rédiger Les Cavernes et les rivières souterraines de la Belgique. En 1903 et à la demande du gouvernement russe, il visite le littoral de la mer Noire. En 1908 et 1909, Édouard Alfred Martel travaille à la demande du ministère de l’agriculture dans les Pyrénées, au Pays Basque notamment. Ces années ont vu la rédaction et la publication de L’Évolution souterraine, la synthèse des travaux accomplis par le spéléologue. En 1910, celui-ci est en Macédoine et en Asie mineure. Puis, en 1912, il se rend aux États-Unis sur l’invitation de la société de géographie de Washington, s’étonnant d’ailleurs du peu d’intérêt que l’on porte à son art outre-Atlantique.



Le déclenchement de la guerre met bientôt fin à ses explorations. Édouard Alfred Martel sert en tant qu’infirmier bénévole. Il se retire ensuite en Provence de 1917 à 1919 avant de reprendre ses activités scientifiques. Il multiplie alors les conférences et les publications : un Nouveau Traité des eaux souterraines en 1922, Les Causses et gorges du Tarn en 1926, La France ignorée en 1928. L’année précédente, il a présidé à l’inauguration de l’aven Armand qui est désormais lui aussi ouvert au public.

A partir de 1936 cependant les problèmes de santé se multiplient. Édouard Alfred Martel décède le 3 juin 1938 dans son château de la Garde, près de Montbrisson, après avoir consacré sa vie à la spéléologie naissante et visité 1.500 grottes dans le monde entier.