Su una collina sovrastante il fiume (località Colle di Marzio) sono stati rinvenuti i resti di un insediamento dell’età del bronzo (X-IX secolo a.C.).

Alla foce del fiume era sorto il centro abitato di Truentum, ricordata da Plinio il Vecchio[4] tra le altre colonie e cittadelle fortificate della regio V Picenum, presso il fiume omonimo, e attribuita ai Liburni. Strabone la cita come città che riprende il nome dal fiume Truentus (Τρουεντῖνος ποταμός), collocandola tra il fanum Cupra e Castrum Novum (Giulianova).[5]

Dopo la conquista romana nel III secolo a.C. fu municipio con il nome di Castrum Truentinum. Gli scavi condotti nella località “Case Feriozzi” tra il 1991 e il 1995 hanno riportato alla luce i resti della città[6], con un quartiere commerciale, già esistente nel II secolo a.C. e impiantato secondo un’urbanistica regolare. In epoca augustea venne prolungata fino alla foce del Tronto e a Castrum Truentinum la via Salaria.

Fu sede vescovile nel V secolo[7]. La città cadde probabilmente in potere dei Longobardi dopo la conquista di Fermo nel 580. Fino agli inizi dell’VII secolo sono attestati livelli di frequentazione con strutture in legno e sepolture, mentre gran parte degli abitanti dovette spostarsi in preesistenti centri più interni, come Colonnella (Civitas Tomaclara). Sulla costa rimase un insediamento noto dalle fonti come “Turris ad Trunctum”[8].

Nel XVI secolo nei pressi della foce del Tronto venne costruita una delle torri di avvistamento del sistema difensivo voluto da Carlo V contro le incursioni saracene, che venne realizzata dal nobile spagnolo Martin de Segura nel 1547, dal quale deriverebbe l’attuale toponimo della cittadina. Presso la torre si andò in seguito formando un piccolo borgo.

Il comune è stato insignito della Medaglia di bronzo al merito civile per i bombardamenti subiti dal paese durante la seconda guerra mondiale[9].

Precedentemente appartenente al comune di Colonnella, divenne comune autonomo nel 1963. Negli anni sessanta e settanta Martinsicuro ha conosciuto un forte sviluppo turistico, convertendosi (insieme alla vicina frazione di Villa Rosa) in una frequentata località balneare.