Член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор, директор Института геофизики Уральского отделения РАН (2004--2015 гг.), заведующий кафедрой вычислительных методов и уравнений математической физики Уральского федерального университета (УрФУ). Окончил математико-механический факультет Уральского государственного университета в 1977 г. и был принят на работу в Институт геофизики УНЦ АН СССР. В октябре 1992 г. был избран по конкурсу на должность заведующего лабораторией математической геофизики, в апреле 2004 г. избран на должность директора Института. Автор 115 научных работ, трех монографий (одна из которых опубликована за рубежом). Основное направление научной деятельности — разработка теории и новых методов интерпретации геофизических полей (прямые и обратные задачи математической физики). Под руководством П. С. Мартышко и при его непосредственном участии разработана методика разделения источников гравитационного поля (областей аномальной плотности) по глубине, реализованная в виде компьютерных технологий и используемая при поисках нефтегазовых месторождений и изучении глубинного строения Земли.