Немският ботаник и етнограф, Карл фон Мартиус, е изследовател на Южна Америка. Роден е на 17 април 1794 година в Ерланген.
През 1817 година в свитата на австрийската ерцхерцогиня, съпруга на наследника на португало-бразилския престол, пристига т.нар. австро-баварска научна експедиция, като двама от нейните участници, Карл фон Мартиус и Йохан фон Спикс, внасят значителен принос в изучаването на вътрешността на Бразилия. През 1817-1818 г. двамата заедно изследват района между река Сан Франциско на запад и Атлантическия океан на изток, от Ору Прету в южния край на Серра ду Еспинясу до Жуазейру в долното течение на Сан Франциско. Пресичат реката и достигат на запад до вододела между реките Сан Франциско и Токантинс. Завиват на изток и достигат до град Салвадор. Оттам продължават на северозапад и достигат до Сан Луис, като по пътя пресичат реките Сан Франциско и Паранаиба.
По време на своето пътешествие Спикс и Мартиус преминават през вече посетени многократно преди тях места от различни пътешественици и не стават първооткриватели, но те се явяват първите широкообразовани специалисти, изследвали географията, флората и фауната на посетените райони.
От юли 1819 до юни 1820 г. двамата работят в друга, почти незаселена и неизследвана от естественоисторическа гледна точка, област - Амазонската низина.
От тази експедиция двамата донасят в Германия колекции от 6500 растения, 2700 насекоми, 85 млекопитаещи, 350 птици, 150 земноводни и 116 риби. Те и сега съставляват основна част от колекциите на Държавния зоологически музей в Мюнхен. Многочислените колекции от етнографски материали сега се намират в етнографския музей в Мюнхен.
Поради ранната смърт на Спикс, Мартиус довършва започнатите от него научни трудове, касаещи експедицията им. В периода 1823-1831 година излиза от печат тритомния им труд "Пътешествия в Бразилия".
След завръщането си от Бразилия, Мартиус е назначен за главен ботаник в ботаническата градина на Мюнхен. От 1826 г. той става професор по ботаника в Мюнхенския университет. През 1832 г. той е назначен за директор на ботаническата градина, в която успява да събере над 300 хил. екземпляра растения, представляващи 65 хил. вида от цял свят. Хербарият, съхраняван в ботаническата градина, е един от най-големите в света. През 1870 г. след смъртта на Мартиус той е пренесен в Белгия.