C'est une espèce migratrice qui en été a une aire de répartition qui couvre une grande partie de l'Eurasie (Europe occidentale, bassin méditerranéen, Asie centrale, nord de la Chine) et qui rejoint en hiver un bon tiers de l'Afrique au sud de l'équateur.
Un ectoparasite fréquent du martinet noir est un diptère hématophage, la cratérine du martinet, qui est en fait un anapène pâle (Crataerina pallida) qui peut l'épuiser s'il survient par grand nombre en temps de disette. La cratérine passe la mauvaise saison sous forme de pupe. Elle est présente partout où le Martinet se reproduit, sauf en Laponie où elle ne survit pas aux rigueurs de l'hiver.
Le martinet est l'un des rares oiseaux qui apprennent à voler et à se nourrir sans l'aide de ses géniteurs, lesquels peuvent entamer leur migration sans attendre que leur progéniture soit autonome.
Au bord de leur nid, bien agrippés avec leurs serres, ils entraînent leurs ailes en battements rapides. Cela peut durer plusieurs jours. Ils quittent le nid dès qu'ils se sentent prêts, vers les 42 jours et il semble qu'ils entament immédiatement leur première migration vers le grand Sud, même s'il est très probable que certains restent encore un certain temps autour de leur colonie.
Le Martinet noir a été représenté sur les émissions de quelques pays européens : Belgique (2007), Italie.