Podporucznik, pilot rezerwy, syn Tomasza i Antoniny z domu Szulc, urodził się 14 kwietnia 1907 roku w Piotrkowie Trybunalskim. Absolwent Szkoły Podchorążych Rezerwy Lotnictwa z 1931 roku, zwolniony do rezerwy stopniu kaprala podchorążego. Przydzielony do 2. Pułku Lotnictwa. W 1939 roku w Bazie Lotnictwa nr 3, do niewoli dostał się 18 września w Złotnikach koło Trembowli.
Rozpoczął naukę w Polskim Gimnazjum Realnym Zbigniewa Szczwińskiego w Charkowie. Absolwent Gimnazjum Państwowego im. Jana Zamojskiego w Lublinie oraz Wydziału Prawa Uniwersytetu Lubelskiego (egzamin dyplomowy złożył we Lwowie w 1931 roku na Uniwersytecie Jana Kazimierza). W okresie studiów należał do Korporacji Akademickiej Korabia. Był jej prezesem w latach 1928/1929. Działał w Stowarzyszeniu Katolickiej Młodzieży Akademickiej „Odrodzenie” na KUL-u, współpracował między innymi z ks. Stefanem Wyszyńskim. Odbył staż naukowy w Paryżu w 1932 roku. Pracował jako prokurent Państwowego Banku Rolniczego w Lublinie, a potem w Poznaniu (od 1938). Członek Aeroklubu Lubelskiego i sędzia piłkarski. W latach 20 i 30 XX wieku był czołowym tenisistą okręgu lubelskiego. Uprawiał również strzelectwo, w 1935 roku znalazł się w zespole ośmiu zawodników wyznaczonych z Lublina do grupy przedolimpijskiej.
Żonaty z Heleną z Janczewskich, miał trzech synów: Jerzego (1934), Zbigniewa (1936) i Jana Zygmunta (1940).
3 kwietnia 1940 wysłał do żony Heleny telegram z pozdrowieniami i potwierdzeniem otrzymania od niej sześciu pocztówek.
Jeniec obozu NKWD w Starobielsku, zamordowany w siedzibie charkowskiego Zarządu NKWD i pochowany w Charkowie.
Postanowieniem Prezydenta Rzeczypospolitej Polskiej Lecha Kaczyńskiego z 5 października 2007 roku awansowany pośmiertnie na stopień porucznika.
Pośmiertnie odznaczony Krzyżem Srebrnym Orderu Virtuti Militari oraz Kampanii Wrześniowej 1939 roku.
Zygmunt Stanisław Martyniak został upamiętniony na tablicy pamięci „Mieszkańcy województwa poznańskiego – ofiary ludobójstwa katyńskiego” w kaplicy św. Józefa kościoła pw. św. Jana Kantego w Poznaniu (19.09.2017).
Literatura: 2, 19
