Nacido en Barcelona, Joan Martín-Royo estudió composición-instrumentación, piano, violín y fagot en el Conservatorio del Liceo. En lo que respecta al Canto, fue alumno de la soprano Mercè Puntí y perfeccionó sus estudios con Carlos Chausson (técnica vocal) y Marco Evangelisti (repertorio). Tomó parte en masterclases impartidas por Christa Ludwig, Elisabeth Söderström, Lorraine Nubar, Thomas Quasthoff, Dalton Baldwin, Graham Johnson y Norman Shetler. Actualmente trabaja con Didier Laclau-Barrère (técnica) y con Arnaud Décarsin (cuerpo e interpretación actoral).

Ha sido galardonado en diversos concursos internacionales, entre los que destaca el Concurso Francisco Viñas (en el que obtuvo el 3r. Premio, el Premio Mozart y el Premio Plácido Domingo el año 2003); fue también “Preisträger” de la “Sommerakademie” del Mozarteum de Salzburgo (2002).

Su repertorio operístico se concentra especialmente en Mozart y Rossini. Del catálogo mozartiano destacan los roles de Fígaro en Le Nozze di Figaro (G. T. del Liceo de Barcelona y Théatre des Champs Elysées de París), Guglielmo en Così fan tutte (Palau de les Arts de Valencia, T. de los Campos Elíseos, París y Liceo de Barcelona), Masetto en Don Giovanni (Ópera de Monte-Carlo y Ópera de Oviedo) y Papageno en Die Zauberflöte (Santiago de Chile, Liceo, Oviedo y Baluarte de Pamplona), además del Réquiem (Auditori de Barcelona, Palau de la Música Catalana), la Misa de la Coronación (Salle Philarmonique de Liège) y los Vesperae solennes de confessore (Palau de la Música de Barcelona).

De las obras rossinianas ha interpretado los roles de Dandini en La Cenerentola (Glyndebourne), Macrobio en La pietra del paragone (Teatro Regio de Parma y Théatre du Châtelet, París), Figaro en Il barbiere di Siviglia (Théâtre des Champs-Elysées, París), Lord Sidney en Il viaggio a Reims (Théàtre de la Monnaie, Bruselas) y Don Parmenione en L’occasione fa il ladro (Teatre Lliure de Barcelona).

Otros papeles a destacar son: Albert en Werther (Ópera de Las Palmas), Lescaut en Manon de Massenet (Liceo), Marcello en La Bohème (Komische Oper Berlín), Rodomonte en Orlando Paladino (Teatro del Châtelet, París), Belcore en L’elisir d’amore (Ópera de Roma y Liceo de Barcelona), Cristoforo Colombo (en la obra homónima de Carnicer) en el Teatro de la Maestranza de Sevilla, Don Quijote en El retablo de Maese Pedro (Liceo, Palais des Beaux-Arts de Bruselas y Halle-aux-Grains de Toulouse), Mercutio en Roméo et Juliette (Teatro Real de Madrid), Ned Keene en Peter Grimes (Santiago de Chile) y Don Mariano en Curro Vargas de Chapí (Teatro de la Zarzuela).

Muy activo en la interpretación del repertorio contemporáneo, ha estrenado las óperas Yo, Dalí de X. Benguerel (encarnando el rol del pintor Salvador Dalí) en el Teatro de la Zarzuela de Madrid y en el G.T. del Liceo, Mariana en sombras de Alberto G. Demestres (Auditorio de Granada), El mercader de somnis de S. Brotons (Auditorio Winterthur-AXA de Barcelona), y los oratorios The revelation of Saint John de D. Schnyder y Contes, tirallongues, jocs i colors de Demestres. Recientemente ha estrenado la ópera WOW! de García Demestres en el Festival Castell de Peralada (agosto 2013).

Ha interpretado también El Mesías de Händel (Kennedy Center de Washington, Palau de la Música de Barcelona), la Pasión según San Mateo (T. de los Campos Elíseos de París, Palau de la Música de Valencia), la Pasión según San Juan (Auditorio Nacional de Madrid, Palacio de la Ópera de La Coruña), Misas luteranas de Bach (Concertgebouw de Amsterdam), La Creación (Théâtre de la Croisette de Cannes), La primera noche de Walpurgis (Auditórium de Palma de Mallorca), Réquiem de Fauré (Auditorios de Barcelona, Girona y Granada), Un Requiem alemán (Auditorio de Girona), Talitha Kumi! de Wolf-Ferrari (Auditorio Príncipe Felipe de Oviedo), El Pessebre de Pau Casals (Ópera Berlioz de Montpellier y Auditorio de Barcelona) y L’Atlàntida de Falla (Auditorio Nacional de Música de Madrid).

Como liederista ha actuado junto a los pianistas Dalton Baldwin, Helmut Deutsch, Pierre Réach, Norman Shetler y Roger Vignoles en la Grosser Saal y la Wiener Saal del Mozarteum de Salzburgo, el Leighton House Museum (Londres), las Schubertiadas de Vilabertran y Barcelona, la Fundación Juan March (Madrid), el Palau de la Música Catalana de Barcelona,…

Sus grabaciones en CD incluyen Ànima (recital de arias de ópera con la Orquesta del Liceo publicado por Columna Música), las óperas Adelgaza en tres días y Mariana en sombras de García Demestres (para el sello D+3), además de uno de los discos que forman la integral liederística de Antón García-Abril (Fundación BBVA-Bolamar Ediciones). Sus apariciones más destacadas en DVD son La pietra del paragone (publicada por Naïve) y La zorrita astuta de Janácek (BBC).

Sus recientes y próximos compromisos incluyen los roles de Papageno en Die Zauberflöte (Teatro Real, Madrid), Taddeo en L’italiana in Algeri (Théâtre du Capitole de Toulouse),  Guglielmo en Così fan tutte (Opera de Oviedo y Palma de Mallorca), Albert en Werther (Liceu de Barcelona), Malatesta en Don Pasquale (San Sebastián), Dandini en La Cenenrentola (Santiago de Chile) y Schaunard en La Bohème (Teatro Real, Madrid).