D'origine espagnole (Galice) par son père Francisco Estévez1, et irlandaise (comté de Tipperary) par sa mère Mary Ann Phelan, il est le septième d'une fratrie de dix enfants.
À l'âge de dix-neuf ans, il aurait fait exprès de rater l'examen d'entrée à l'Université de Dayton pour devenir comédien2. Il part ensuite pour New York où il joue au théâtre et à la télévision. En 1961, il apparaît ainsi dans un épisode de la série télévisée Route 66. Il adopte alors le nom de scène de Martin Sheen, en référence au directeur de casting de CBS Robert Dale Martin, qui lui a offert son premier rôle, et à l'archevêque Fulton Sheen[réf. nécessaire].
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