В середине 1930-х годов командование ВМФ США стремилось заменить свои устаревшие летающие лодки более новыми моделями. Поэтому среди производителей самолётов был объявлен конкурс, победитель которого должен был получить контракт с ВМФ США.

Компания Martin представила самолёт Model 160 с четырьмя двигателями, который, впрочем, не вызвал особого интереса у командования. Несмотря на это, компания продолжила работу над своим проектом, переработав его в модель с двумя двигателями и дав ей название Model 162.

Этот вариант стал намного более успешным, и компания получила заказ от ВМФ США на производство опытного образца самолёта. Он получил название XPBM-1 Mariner и совершил свой первый полёт в феврале 1939 года. Испытания самолёта прошли успешно, в результате чего по заказу командования ВМФ США в сентябре 1939 года модель поступила в производство.

В конце 1940 года компания Martin получила большой заказ на производство летающих лодок. Однако все производственные возможности компании на тот момент уже были задействованы, так что строительство новых машин пришлось отложить. Тем временем летающая лодка PBM подверглась дальнейшему усовершенствованию — были установлены новые двигатели, увеличен размер и вдвое увеличена грузоподъёмность. Новая модель PBM-3 Mariner пошла в производство в 1941 году, а первая партия в количестве 32 машин поступила на вооружение в 1942 году.

Перед началом Второй мировой войны основной функцией летающих лодок Mariner на службе ВМФ США было береговое патрулирование. Однако после вступления США в войну их начали использовать в качестве противолодочных самолётов в Атлантическом океане, а также в операциях Тихоокеанского театра военных действий.

Летающим лодкам Mariner третьей серии недолго пришлось участвовать в боях во время Второй мировой войны: вскоре после выпуска почти все машины  первой партии переоборудовали в транспортные средства без вооружения. Тем не менее, самолёт получился весьма удачным и в дальнейшем строился большими сериями — всего было построено более 1360 машин типа Mariner различных модификаций. Небольшое количество летающих лодок Mariner также состояло на службе в Великобритании, Австралии, Аргентине, Уругвае и Нидерландах. Последние летающие лодки Mariner сняли с вооружения в 1960-х годах, и на замену им пришли более современные самолёты.