Em meados dos anos 30, a Armada dos EUA estava desejosa de substituir os seus modelos de hidroaviões obsoletos. Para o conseguir fazer, a armada iniciou uma competição entre construtores de aviões, onde o vencedor receberia um contrato com a armada.

A empresa Martin submeteu os desenhos dos seus Model 160 quadrimotor, que não angariou interesse significativo por parte da armada. No entanto, a Martin continuou a trabalhar no desenho, reduzindo-o a um avião bimotor, designado de Model 162.

Este desenho provou ser muito mais bem sucedido, com a armada a encomendar rapidamente um protótipo. Designado de XPBM-1 Mariner, o protótipo fez o seu voo inaugural em fevereiro de 1939. Os testes subsequentes foram bem sucedidos, e o avião foi adotado pela USN logo em Setembro de 1939 e ordenado para produção.

No final de 1940, a MArtin recebeu uma grande encomenda para mais hidroaviões. No entanto, com a capacidade da empresa a ser atingida, a construção destas máquinas foi adiada. Entretanto, o PBM recebeu novos motores, aumentando a sua dimensão e capacidade de carga. O novo PBM-3 Mariner entrou em produção em 1941, com o primeiro lote de 32 aviões a entrar em serviço em 1942.

Os Mariner serviram principalmente na marinha costeira antes do começo da guerra. No entanto, após a entrada dos EUA na segunda guerra mundial, os Mariner foram usados em guerra submarina no Atlântico e ainda em operações no Teatro do Pacífico.

O PBM-3 Mariner da terceira série serviu por pouco tempo durante a guerra, pois quase todos os PBM-3 foram convertidos em avião de transporte logo após sua cosntrução. Mesmo assim, o avião provou ser muito bem sucedido e mais modelos foram construídos em grandes números - um total de 1360 Mariner foram construídos em várias versões. Os Mariner também foram usados em pequenos números pela Grã-Bretanha, Austrália, Argentina, Uruguai e Holanda. Os últimos Mariner foram retirados de serviço nos anos 60.