Фёдор Владимирович Мартсон родился 16 сентября 1853 года, православный. Начал службу 5 августа 1870 года. Окончил Нижегородский кадетский корпус и 1-ое Павловское училище (1873). Выпущен Подпоручиком с прикомандированием к лейб-гвардии Волынскому полку, подпоручик (1876). Участник русско-турецкой войны 1877 - 1878. Поручик (1877). Штабс-Капитан (1881).
Окончил по 2-му разряду Николаевскую академию генштаба (1883). Капитан Генерального Штаба (1881).
Старший адъютант штаба 29-й пехотной дивизии (22 ноября 1883 – 24 октября 1884).
Состоял для поручений при штабе Виленского Военного округа и заведывал передвижениями войск округа (24 октября 1884 -6 февраля 1887).
Заведывающий передвижениями войск Нижегородско-Брестского района (1887-1894).
Начальник военных сообщений Киевского Военного округа (23 февраля 1894 – 16 августа 1899). Генерал-майор (1899).
Окружной генерал-квартирмейстер штаба Варшавского военного округа (16 августа 1899 – 30 октября 1904). Генерал-лейтенант (1904).
Участник русско-японской войны 1904 - 1905. Начальник полевого штаба 3-й Маньчжурской армии (30 октября 1904 – 26 февраля 1906). Начальник 42-й пехотной дивизии (26 февраля 1906 – 30 июня 1907). Командир 15-го армейского корпуса (30 июня 1907 – 11 апреля 1909).
Помощник командующего войсками Виленского военного округа (11 апреля 1909 –23 ноября 1910). Командующий войсками Виленского военного округа (23 ноября 1910 – 17 января 1913). Генерал от инфантерии (1910).
С 17 января 1913 член Военного совета.
С 4 октября 1914 года был направлен в Ташкент и назначен командующим войсками Туркестанского военного округа и войсковым наказным атаманом Семиреченского казачьего войска и Туркестанским генерал губернатор.
С июля 1916 года вернулся к непосредственной службе в Военном совете.
Фёдор Владимирович Мартсон скончался в октябре 1916 года.