肯·馬丁利1936年3月17日生于伊利諾斯州的芝加哥市，他就讀于佛羅里達(dá)州邁阿密市，畢業(yè)于邁阿密埃迪遜高中，之后就讀于奧波恩大學(xué)，于1958年獲得了航空工程學(xué)士學(xué)位，同年，馬丁利以少尉軍銜加入了美國海軍，并于1960年獲得飛行徽章。之后他被分配到薩拉托加號航空母艦上的VA-35飛行聯(lián)隊，在那里他駕駛A-1H空中騎士攻擊機(jī)一直到1963年。1963年7月，他所服役的VAH-11飛行聯(lián)隊被部署到羅斯福號航空母艦上，在那里的兩年里他改為駕駛A-3B空中武士攻擊機(jī)。

在1966年4月被國家航空航天局選為宇航員之前，馬丁利正在空軍宇航研究院飛行員學(xué)校中接受訓(xùn)練。他成為宇航員后的第一個任務(wù)是作為阿波羅13號任務(wù)的指令艙飛行員。但在發(fā)射前3天，他因為被懷疑感染風(fēng)疹而被替換，但事實上他并沒有。因此，他未能成為這次傳奇性任務(wù)中的一員。但馬丁利在營救被困的阿波羅13號乘員中提供了幫助，他幫助給出了返回過程中的能量節(jié)約方案。最終，馬丁利作為的指令艙飛行員參加了阿波羅16號任務(wù)。阿波羅16號的發(fā)射時間是1972年4月16日，搭載的三名乘員為：指令長約翰·楊、登月艙駕駛員查爾斯·杜克和指令艙駕駛員肯·馬丁利。約翰和查爾斯在月球表面上進(jìn)行了3天的考察，與此同時，馬丁利在距離月球表面100公里的軌道上使用指令艙搭載的儀器對月球表面赤道附近環(huán)帶進(jìn)行了影像學(xué)及幾何學(xué)的測繪。在他返回地球后，馬丁利作為宇航員主管供職于航天飛機(jī)研發(fā)計劃。馬丁利被任命被哥倫比亞號航天飛機(jī)第四次也是最后一次軌道測試任務(wù)的指令長。1982年6月27日，馬丁利與飛行員亨利·哈茨菲爾德一起升空，在這個為時7天的任務(wù)中，他們對航天飛機(jī)進(jìn)行了徹底的測試并對航天飛機(jī)歷史上首次軍事用途搭載進(jìn)行了操作。馬丁利最后一次進(jìn)入軌道是在1985年1月24日，那次他作為發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)第十五次任務(wù)的指令長進(jìn)入太空。在這次為期3天的任務(wù)中，馬丁利與他的4人機(jī)組從貨艙中釋放了一顆軍事用途的衛(wèi)星。

阿波羅16號是阿波羅計劃中的第六次載人登月任務(wù)。機(jī)組成員包括：指令長約翰·楊、指令艙駕駛員肯·馬丁利和登月艙駕駛員查爾斯·杜克。阿波羅16號的任務(wù)是：在著陸地（笛卡爾環(huán)形山）附近收集月面高處巖本，同時使用搭載在指令艙“卡斯帕”號上的科學(xué)儀器在月球軌道上對月球表面赤道附近環(huán)帶進(jìn)行影像學(xué)及幾何學(xué)的測繪。在月球赤道上和月地之間，一共進(jìn)行了26項獨立的科學(xué)實驗。實驗的重點放在了利用人眼的獨特能力以及人類特有的好奇心進(jìn)行軌道觀測上。盡管因飛船故障，阿波羅16號的任務(wù)提前1天結(jié)束，但通過任務(wù)支援小組的不懈努力以及嚴(yán)格的阿波羅計劃任務(wù)前期準(zhǔn)備，所有的主要任務(wù)都得以完成。

STS-4是哥倫比亞號航天飛機(jī)的第四次也是最后一次軌道測試飛行，于1982年6月27日在肯尼迪航天中心發(fā)射。此次任務(wù)中，馬丁利作為指令長與飛行員小亨利·W·哈茨菲爾德一同升空，這次為期7天的任務(wù)的目標(biāo)位：進(jìn)一步檢驗航天飛機(jī)在上升及返回階段的表現(xiàn)、完成對長期極熱環(huán)境對軌道器子系統(tǒng)產(chǎn)生的影響的連續(xù)研究、在軌道器貨艙中對軌道器污染進(jìn)行測量。此外，成員在軌道器載人艙以及貨艙內(nèi)進(jìn)行了多項科學(xué)實驗。這些實驗包括：持續(xù)電流電泳現(xiàn)象系統(tǒng)實驗，該實驗的目的是為了研究液體中的生物材料因表面電荷不同分離的現(xiàn)象，該實驗也首次為開發(fā)太空環(huán)境的商業(yè)價值進(jìn)行了探索。乘員們也嘗試進(jìn)行了一次軌道上修復(fù)，這次嘗試啟動了首次可操作的“特別度假計劃”(實驗包括從“海藻和浮萍的在軌道上生長”到“果蠅與鹽水蝦的基因研究”等9項內(nèi)容)。STS-4在完成了環(huán)繞地球112圈飛行后于1982年7月4日降落在愛德華茲空軍基地。

STS-51-C是首次由航天飛機(jī)進(jìn)行的國防部任務(wù)，1985年1月24日，發(fā)射地點：佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心。此次任務(wù)的乘員有：肯·馬丁利(指令長)、勞倫·史瑞沃(飛行員)、吉姆·布克里和愛爾森·奧尼祖加(任務(wù)專員)、加里·佩頓(國防部搭載物專員)。STS-51-C的任務(wù)為：從發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)上釋放一枚慣性上升級(IUS)改進(jìn)型。此次任務(wù)的降落時間為1985年1月27日。

之后，馬丁利便從國家航空航天局和美國海軍退休（退役時的軍銜為海軍少將），退休后他進(jìn)入了格魯門公司的空間站支援部門，之后他在加利福尼亞州圣迭戈市領(lǐng)導(dǎo)通用動力的宇宙神助推器計劃，在洛克西德·馬丁公司時，他作為副總裁主管X-33的研發(fā)計劃。

在電影阿波羅13號中，馬丁利由加里·希尼斯飾演。在電視連續(xù)短劇《從地球到月球》中，馬丁利的扮演者為澤爾科·伊萬內(nèi)克。