Claire Martin est native de la ville de Québec. Romancière, elle fait ses études chez les Dames de la Congrégation de Notre-Dame (Québec) et chez les Ursulines. Elle devient annonceure à CKCV (Québec) et à Radio-Canada (Montréal) collaborant à diverses émissions de télévision. Elle réside à Ottawa de 1945 à 1972, où elle a été écrivain résident à l'Université. De 1972 à 1982, elle séjourne en France et elle revient à Québec en 1982.
Claire Martin a reçu le Prix du Cercle du Livre de France en 1958 pour Avec ou sans amour, le Prix du Gouverneur général du Canada et le Prix du Concours littéraire du Québec en 1966 pour Dans un gant de fer. Elle devient présidente de la Société des écrivains canadiens-français en 1962 et membre de la Société royale du Canada en 1967. La même année, elle est lauréate du Prix du Gouverneur général du Canada pour La Joue droite. En 2000, elle remporte le prix des abonnés de la Bibliothèque de Québec pour Toute la vie. Au printemps de 2000, l'Académie des lettres du Québec lui décernera sa médaille 1999, à l'occasion du Salon international du livre de Québec. En 2001, elle est reçue compagnon de l'Ordre du Canada. Mme Martin est membre à vie de l'Association québécoise des professeurs de français.
Universtié de Laval