Martín de Bilbao avait servi au Mexique où il était arrivé après la prise de Mexico, son nom ne figurant sur aucune des listes des conquérants de la Nouvelle Espagne. Il avait du ensuite passer au Guatemala à la suite de Pedro de Alvarado, puisque c'est dans ses troupes qu'il arriva au Pérou en 1534.
Il se lia rapidement avec Diego de Almagro qu'il accompagna au Chili. Il participa à la bataille de Las Salinas qui vit la défaite d'Almagro le 6 avril 1538. Bilbao vécut ensuite à Lima et fut l'un des acteurs principaux de l'assassinat de Francisco Pizarro le 26 juin 1541. Il participa ensuite aux combats qui opposèrent Diego de Almagro el Mozo à Cristóbal Vaca de Castro. Il fut tué lors de la bataille de Chupas le 16 septembre 1542, et son cadavre désarticulé.
