Martin Gardner nacque a Tulsa, in Oklahoma, nel 1914. Suo padre era un geologo che lavorava nel campo petrolifero. Fu suo padre ad introdurlo al mondo dell'illusionismo, insegnandogli il "trucco delle bacchette". Nel giro di poco tempo Gardner iniziò ad inventare i propri trucchi, e a 16 anni iniziò a collaborare alla rivista di magia "The Sphinx". Il suo primo articolo concerneva la "previsione" di un colore scelto dal pubblico, e comparve sulla rivista nel maggio del 1930. Nel 1935 pubblicò "Match-ic", il suo primo libro, una raccolta di trucchi magici realizzabili con i fiammiferi.Gardner si laureò in filosofia nel 1936 all'Università di Chicago (dove divenne membro della Phi-Beta-Kappa Society); per un certo tempo continuò a seguire le lezioni come allievo post-laurea. Prima della seconda guerra mondiale cominciò a lavorare come giornalista per il Tulsa Tribune e per l'ufficio stampa dell'Università di Chicago. Nel 1941 si arruolò nella Marina degli Stati Uniti, dove prestò servizio per 4 anni nel Nord-Atlantico, su una nave ricognitrice che doveva rilevare la presenza di sommergibili nazisti. Finita la guerra ricominciò a lavorare come giornalista free-lance, vendendo brevi storie all'Esquire.Trasferitosi a New York nel 1947, divenne uno degli editori dell'Humpty Dumpty Magazine. Nei successivi 30 anni (dal 1956 fino al 1986) pubblicò articoli nella rubrica "Giochi matematici" (Mathematical games) dello Scientific American. Al suo ritiro il suo posto fu preso dalla rubrica Metamagical themas (anagramma di "Mathematical games"), curata da Douglas Hofstadter. In questo periodo pubblicò moltissimi libri di illusionismo, giochi, matematica, enigmistica, letteratura. Per un po' (tra la fine degli anni '80 e l'inizio degli anni '90) pubblicò una rubrica di storie-rompicapo per il giornale di fantascienza Asimov's Science Fiction, diretto da Isaac Asimov.Nel 1952 si sposò con Charlotte Greenwald, con cui rimase fino al dicembre 2000, anno in cui lei morì. Ebbero due figli: Jim (diventato professore universitario di Psicologia educativa), e Tom (artista). Per un po' i Gardner vissero a Hastings-on-Hudson, nello stato di New York, in una strada chiamata Euclid Avenue, ma nel 1982 si trasferirono a Hendersonville, a ovest della North Carolina. Dal 2004, all'età di 90 anni, è tornato a vivere in Oklahoma a Norman. In suo onore è stato chiamato un asteroide, (2587) Gardner.