Hijo de Manuel Martínez y Úrsula Sangrós nació en Zaragoza hacia 1823. Posteriormente se trasladó a Madrid a cargo de Miguel Martínez, ciudad donde residió en la calle San Marcos, nº 33, cuarto principal y después en la calle de la Encomienda, nº 10, cuarto bajo de la izquierda, siendo abonado por su hermano mayor, cura párroco del barrio de Chamberí.

El 27 de septiembre de 1845 solicitó su ingreso en la Escuela Especial de Arquitectura, en vista de que tenía los estudios preparatorios exigidos. Había cursado y aprobado en la Real Academia de Nobles Artes de San Luis de Zaragoza, no sólo los estudios preparatorios sino también alguno de los especiales, como Cálculo diferencial e integral y Mecánica racional aplicada a las máquinas e hidráulica. También cuatro años de Matemáticas, abarcando las materias de Aritmética hasta Astronomía inclusive; Física y Química; Lógica, el 2º año de Filosofía, Francés y Geografía, pero además había delineado y sombreado los cinco órdenes de arquitectura y copiado edificios antiguos como modernos. Para poder ingresar en la Escuela presentó la fe de bautismo y las certificaciones de todos los estudios realizados, siendo matriculado en el 2º año de carrera el 13 de noviembre de 1845.

Todos los discípulos del primer año cursaron entre las 9 y 11 de la mañana, las asignaturas de Cálculo diferencial e integral y las Aplicaciones de las matemáticas a los usos de la arquitectura; entre las 11 y 12, un día sí y otro no, Geometría descriptiva pura y aplicada a las sombras, concretamente Perspectiva con un profesor y un agregado, mientras que entre las 11:30 y 15:00 la asignatura de Dibujo.

A lo largo del curso de 1848 y 1849 se generaron en la Escuela grandes protestas, problemas disciplinares, ausencia en las aulas y faltas de insubordinación por parte de los alumnos. Se debía a la Real Orden de 28 de noviembre de 1848 por la que quedaron suprimidos los dos años de práctica que eran exigidos para obtener el título, dejando automáticamente a los estudiantes de 3º, 4º y 5º año de carrera matriculados en 1º, 2º y 3º curso del nuevo plan. Entre estos desórdenes figuraban los acontecidos en la cátedra que desempeñaba Manuel María de Azofra, clase en la que los discípulos se negaron a responder a las preguntas del profesor, lo que motivó la emisión de la Real Orden de 15 de diciembre de 1848, acordándose la expulsión de cualquier alumno desobediente fuese cual fuese su número; que aquellos que no asistiesen a clase se les anotarían las faltas para que llegado el número prevenido perdiesen curso y aún como oyentes no se les permitiese asistir en lo sucesivo; incluso en caso de que la insubordinación exigiese la fuerza armada, los discípulos fuesen entregados a los tribunales. Esta orden fue comunicada al director de la Escuela y a través de éste a todos los profesores. Sin embargo, no era la primera vez que eran expulsados estudiantes del centro, ya que Carlos Botello del Castillo, discípulo del 2º año de carrera, lo había sido en 1847 y Cirilo y Ramón Salvatierra en 1848, habiendo sido readmitidos por la Junta de Gobierno el 6 de mayo de 1848 en atención a las manifestaciones de sus padres y sus buenos propósitos.

Enterada la Reina de los sucesos acontecidos por los alumnos del 1º y 2º año de arquitectura, acordó emitir la Real Orden de 31 de enero de 1849 que, a propuesta de la Junta de Profesores, tuvo como consecuencia la expulsión de los promotores de las revueltas (Simeón Ávalos, Manuel Giménez y de Ropero, Pedro Fores y Pallás, Bibiano Guinea, Joaquín Vega, Manuel María Muñoz, Aquilino Hernández, Antolín Sagasti, Juan Torras y Guardiola, Luis Villanueva y Arribas, José Sarasola y Pequera, Anastasio Menéndez, José Limó y Fontcuberta y Manuel Villar y Valli), como la de aquellos que no habían cumplido las asistencias reglamentarias a las diferentes clases (Dionisio de la Iglesia, Carlos Mancha y Escobar, Francisco Urquiza y José Segundo de Lema).

Aunque se acordó no admitir a matrícula a los alumnos expulsados ni a los borrados por falta de asistencia, lo cierto es que en su mayoría fueron readmitidos por la Real Orden de 16 de mayo de 1849 una vez arrepentidos de sus actos. A partir de entonces se exigió a los aspirantes para solicitar la matrícula ir acompañados de sus padres, tutores o encargados responsables de su conducta y acreditar no haber tomado parte en las revueltas que habían motivado dichas disposiciones, recordándoles al mismo tiempo que cualquier falta de subordinación se castigaría en lo sucesivo con arreglo a las Reales Órdenes de 15 de diciembre de 1848 y 31 de enero de 1849.

Como Martínez Sangrós no había participado en las revueltas y su conducta no era nada sospechosa, quedó matriculado automáticamente en el 1º año del nuevo plan, en virtud de la Real Orden de 28 de noviembre de 1848, de ahí que aparezca en la lista de los discípulos admitidos en este curso junto con Manuel Maffei, Francisco Daura García, Aureliano Varona, Narciso Berriocanal, Nicolás Rivera, José Picón y García, Eduardo García Pérez, Fernando Gómez Cornejo, Justo Revellón, Vicente Miranda, Ildefonso Fernández y Calbacho, Francisco de  Cubas, Vicente Sáenz, Mariano Andrés, Vicente Carrasco, Ignacio Sarasúa, Francisco de Paula Hueto, José María Marín Baldó, Ángel Cosín y Martín, Manuel Blanco y Cano, Tomás Aranguren, José Créspulo Guallard, José López y Esteve, Antonio Hernández y Simón, Policiano Prats y Verdú, José Fuentes  y Juan Antonio Atienza.

Obtuvo el título de arquitecto por la Junta de los Sres. Profesores el 15 de marzo de 1854, a los 31 años de edad, habiendo elaborado como proyecto fin de carrera los diseños de un Ateneo artístico, científico y literario (del A-317 al A-320) con su memoria descriptiva y el cálculo del coste de la obra.

Como era habitual comenzó la memoria haciendo una breve reseña histórica sobre  este género de edificios, comenzando con los griegos, quienes además de ser los primeros sabios filosóficos habían sido los primeros que había procurado una comunicación e instrucción continua en academias y liceos. A continuación, describió el Ateneo de Roma, el más célebre de todos y construido por orden del emperador Adriano en el año 135, para terminar este capítulo con el elevado número de ellos que desde esa época habían sido edificados. Seguidamente centró la atención en la descripción del edificio proyectado, el cual dividió en tres secciones fundamentales: 1) de ciencias morales y políticas, 2) de ciencias naturales físicas y matemáticas y 3) de literatura y bellas artes. Tras definir el sistema de su construcción y realizar el cálculo de resistencias de las armaduras finalizó el estudio con el avance detallado del presupuesto general de la obra.

Tres años más tarde realizó los planos para la continuación de las obras del palacio de la Diputación Provincial de Zaragoza, los cuales serían aprobados por la Sección de Arquitectura el 18 de mayo de 1857 y por la Academia en la Junta General del 7 de junio, no sin antes advertirle: «1º Que tenga á la vista las Secciones ó corte que no ha remitido y que le completarán el estudio de las construcciones de que se trata. 2º Que repita el estudio del cuerpo central á fin de armonizarle con el todo de su composicion, guardando conformidad entre la planta y alzado y suprimiendo desde luego los pedestales de las pilastras y 3º Que consiga dar entrada á la escalera desde el ingreso del edificio evitando la salida al patio para tomarla».

Al año siguiente ideó el proyecto de la cárcel de partido de Calatayud (Zaragoza), cuyos diseños y presupuesto serían aprobados por la Academia en la Junta General del domingo 7 de febrero de 1858 al estar arreglados a las leyes penitenciarias del momento y a la solidez que este tipo de obras requerían. También porque el presupuesto y el pliego de condiciones se adecuaban a la economía y el buen régimen de las obras pertenecientes a esta naturaleza. Asimismo, llevó a cabo en este año la reconstrucción de la fachada de la iglesia parroquial de San Pablo que daba a la calle de su mismo nombre en Zaragoza. Su proyecto tenía por objeto rebajar el frontón del remate de la portada a fin de colocar en el vértice del mismo la imagen de San Pablo del escultor Antonio Palao y desplazar las estatuas existentes de San Blas y San Gregorio Magno.

En 1859 elaboró el proyecto de reedificación del castillo del Compromiso o castillo-palacio de Baylío (Caspe), muy dañado durante la Guerra de la Independencia al derribarse su frente oriental y posteriormente en las Guerras Carlistas, cuando se convirtió en fortín y fue incendiado por las tropas carlistas antes de retirarse de la población. Una vez terminada la guerra la población de Caspe tomó materiales del castillo y del convento para la reconstrucción de los edificios de la localidad, momento en que Martínez Sangrós intervino en la fortificación diseñando una fachada neoclásica siendo realizandas sus puertas por el escultor Manuel Albareda.

Al año siguiente aparece residiendo en la calle de la Virgen del Rosario, nº 1 (Zaragoza) y como arquitecto Provincial, en cuyo cargo le correspondió la realización de los planos, proyectos, presupuestos y pliegos de condiciones de las obras del Estado que eran provinciales como también las municipales, aparte de la dirección de obras de particulares y otros trabajos afines a su profesión. Por entonces cobraba el sueldo de 15.000 reales anuales, además de 40 diarios por indemnización en caso de tener que salir fuera de su domicilio oficial para asuntos del servicio.

A principios de 1862 se le encargó la restauración de la iglesia de la Asunción de Litago (Zaragoza) debido a que el presupuesto superaba los 2.000 reales y el nuevo decreto del 4 de octubre de 1861 que sustituía a la anterior Real Orden de 19 de septiembre de 1851 obligaba a la intervención de un arquitecto en la restauración. Se centró fundamentalmente en la torre, muy arruinada y debilitada; la construcción de los arcos botareles que impedían el desplome del muro del costado derecho del templo como en el levantamiento de una nueva cubierta para la iglesia.

En 1864 redactó el proyecto de restauración de la iglesia de San Juan Bautista en Velilla de Jiloca (Zaragoza), el cual no se llevó a cabo finalmente por problemas en la subasta de obras. No obstante, a mediados de 1865 llegó a la Academia para su censura el proyecto de la cúpula para el crucero del Santo Templo Metropolitano de Nuestra Señora del Pilar formado por Yarza y los arquitectos Pedro Martínez Sangrós, Mariano Utrilla, Juan Antonio Atienza y Mariano López. El proyecto contenía una memoria descriptiva, un presupuesto que ascendía a la cantidad de 2.200.096, 70 reales de vellón, el informe relativo a las obras de la iglesia y varios planos del ex convento de San Ildefonso, además de 4 planos en borrador y 3 en limpio, correspondiendo estos últimos a la planta de la cúpula, la vista geométrica y la sección longitudinal.

Para poder examinar acertadamente este expediente se nombró una subcomisión encargada de estudiarlo que creyó conveniente analizar todos los proyectos existentes en el Archivo del Cabildo. Encontró que los relativos a las obras que faltaban eran muy pocos y que la composición del edificio se habia tomado del arte pagano, lo que lamentaba porque era imposible terminar las obras adecuándolas a la representación de la idea cristiana. La subcomisión dividió las obras en:  A) Interiores (cúpula principal, transformación de las bóvedas que cubrían las naves menores y que circundaban el coro como la de los espacios intermedios; el coro, altar mayor, pavimento de las naves y capillas, el cerramiento de las capillas y el santuario de la Vírgen, aparte de los accesorios de decoración). B) Exteriores (ensanche y arreglo de las avenidas del templo; la fachada del Mediodía y sus torres como las fachadas del Norte, Este y Oeste). C) Cúpula principal (existía un proyecto de Ventura Rodríguez que representaba el alzado exterior y con el que se podía hacer una idea de la decoración exterior, aunque no de los interiores.). D) Sobre la transformación de las bóvedas (sustitución de las bóvedas de arista por las de cañón con lunetos en vista de sus buenos resultados; la censura de la multiplicidad de cúpulas por su dificultad de construcción, perjudicar el efecto artístico y su gran coste, aunque la subcomisión no estuvo de acuerdo con su supresión al caracterizar la fisionomía de la arquitectura de esa época). E) Variación del coro y altar mayor (se reprueba la ubicación del coro en el centro de la nave principal al destruir el efecto óptico y perspectivo del templo y reducir su capacidad; de hecho, la subcomisión sabía que Ventura Rodríguez había  propuesto trasladar el gran retablo mayor al testero de Poniente para reemplazarlo por un tabernáculo, de ahí que se creyera conveniente llevar el coro desde el sitio donde estaba al espacio llamado de la Adoración, es decir, detrás del altar mayor hasta el llamado Cuadro de la Virgen. Respecto a este apartado, la subcomisión no halló suficientes datos para poder emitir un informe razonado ya que tan sólo obraba en el expediente media planta de la iglesia y no estaba orientada ni marcada en ella la situación de la Capilla del Pilar). F) Pavimento de las naves y capillas (se aprobó el proyecto). G) Cerramiento de las capillas y del Cuarto de la Virgen (la subcomisión creyó conveniente reducir el existente, construido en la Capilla de San Juan y de Santiago, pero introduciendo ligeras modificaciones). H) Accesorios (el estudio de los detalles debía dejarse al arquitecto director). I) Obras exteriores. Variación y  arreglo de las avenidas del templo (no se halló claro el trozo de plano de la ciudad de Zaragoza remitido a censura al ser confuso y no estar orientado, como darse nombres de calles inexistentes, etc., aunque lo más defectuoso del plano era que las dos fachadas pequeñas del edificio del Pilar quedaban encerradas en estrechos callejones, sin desahogo, luz y puntos de vista. Por ello, se proponía el ensanche de estos dos sitios como la regularización de la plaza y sus avenidas, reformas algo costosas pero muy ventajosas a la larga, aunque los proyectos de Rodríguez y Sevilla se hubiesen realizado bajo la conservación de la estrechez de las calles laterales siendo el acceso principal a través de la fachada Sur que era la que daba a la plaza). J) Fachadas (en este punto se vio que el plan de alineación efectuado por el Ayuntamiento de Zaragoza adolecía de defectos que eran difíciles de corregir; además la ubicación de la torre nueva en la Plaza de San Felipe era nefasta si se consultaba el plano, pues era un estorbo, quitaba las luces y las vistas a los edificios próximos careciendo ella ella misma de puntos de vista desde donde se la pudiese ver. Por otro lado, estaba desviada de la vertical, se había desprendido parte de su cornisa y el revestimiento exterior de su cuerpo inferior debido a las inclemencias del tiempo. En este punto, la sección fue de la opinión que podría mejorarse el aspecto de la plaza tomándose como base la iglesia de San Felipe y la distancia perpendicular desde su fachada al lado opuesto de la torre y elegirla como tipo para los demás lados de la plaza, a fin de que la torre quedase al menos en el centro con relación a los tres de los cuatro lados de la misma. Del mismo modo, se creía necesario el ensanche de algunas calles como la apertura y condena de algunos callejones sin salida.

En estos momentos también se trataron otros aspectos no menos importantes como eran la decoración y los órdenes empleados; el peralte de la cúpula y espesor de sus claves; el muro del cimborrio y los arcos torales; la decoración interior, el cálculo de los espesores de los muros, el precio de los materiales, el coste de las obras de pintura y escultura, y los precios que debían adjudicarse en caso de que la obra se sacase a concurso. Este importante proyecto por tratarse de una obra excepcional fue censurado por la Sección de Arquitectura el 27 de octubre de 1865, junta que quedó constituída por los arquitectos París, Enríquez, Colomer, Cámara, Ríos, Piscina, Sanz y Peyronnet, este último en calidad de secretario. Podemos resumir diciendo que la Junta reprobó el proyecto de la cúpula como definitivo al ser insuficientes los documentos enviados y no existir datos suficientes para formar un juicio completo porque como había indicado la subcomisión quedaban sin hacer los estudios de detalle. En cuanto a tomarlo como anteproyecto o programa que fijase las bases que iban a determinar el pensamiento general que debía desarrollarse después por el arquitecto director, se consideró demasiado concreto porque al arquitecto director no se le dejaría libertad para expresar su propia opinión  y un arquitecto de valía no se encargaría de la obra en tales circunstancias. Para la Sección de Arquitectura el problema que debía resolver el artista que tomase a su cargo esta obra era «idear el mejor modo de concluir el edificio armonizando todo lo mas que sea posible la obra nueva con los que existe, a fin de obtener la unidad artística del conjunto», por lo que tendría que formar un proyecto completo señalando en él lo que existiese, lo que debía conservarse y hacerse de nuevo, acompañandolo de los detalles constructivos y decorativos necesarios.