Hélio Sebastião de Martino nasceu em 1917, em Miracema (RJ) e se formou pela Faculdade Fluminense de Medicina, em 1941. No mesmo ano, estagiou com o Dr. Augusto Paulino na Santa Casa de Misericórdia e, logo depois, com os pediatras César Pernetta e Mário Olinto no antigo Abrigo-Hospital Arthur Bernardes, atual Instituto Fernandes Figueira. Este último estágio foi determinante na escolha de sua carreira, além de fazê-lo criar intensa relação de trabalho e companheirismo com os dois pediatras.
Recém-formado, foi assistente de ensino de Mario Olinto na cadeira de Pediatria e Puericultura da Faculdade de Ciências Médicas, da Universidade do Estado da Guanabara e, em 1956, foi aprovado como Livre-Docente da mesma cadeira. No mesmo ano, tornou-se gestor e professor do Departamento Nacional da Criança. Lecionou Puericultura e Administração de Serviços de Amparo à Maternidade, à Infância e à Adolescência e foi diretor da Divisão de Proteção Social. Foi Chefe do Serviço de Prematuros no Abrigo-Hospital Arthur Bernardes e substituto do diretor. Com cinco anos de formado, já tinha um consultório particular bem estabelecido, lecionava na Universidade do Estado da Guanabara e trabalhava como pediatra em um dos mais importantes centros de atendimento e pesquisa da cidade, o Abrigo-Hospital Arthur Bernardes. Elaborou e implementou políticas de proteção à criança e de formação de pessoal para seu atendimento no Departamento Nacional da Criança.
Em 1965, tornou-se diretor do Instituto Fernandes Figueira, vinculado ao Departamento Nacional da Criança, e em 1970 foi aprovado como Titular da Pediatria da Faculdade de Medicina da Universidade Federal Fluminense, onde lecionou por quase 25 anos. Nesse meio tempo, mudou seu consultório para Copacabana e depois para a clínica de urgência pediátrica AMIU, em Botafogo, que ajudou a fundar e dirigiu durante muitos anos.
A Neonatologia tornou-se aos poucos sua principal área de interesse acadêmico. Ajudou a fundar e a dinamizar o Centro de Estudos Olinto de Oliveira, no Instituto Fernandes Figueira. Publicou diversos artigos com Cezar Pernetta e Torres Barbosa sobre casos clínicos mais recorrentes na primeira infância.
No fim da década de 1950 e início de 1960, foi secretário geral da Sociedade Brasileira de Pediatria e lecionou em seus cursos regionais e nacionais de Atualização em Pediatria. Também teve grande atuação na Comissão Editorial do Jornal de Pediatria, da qual foi diretor do Comitê de Assuntos Perinatais e, depois, presidente. Em 1964 foi eleito presidente da Sociedade Brasileira de Pediatria e, no ano seguinte, delegado do governo brasileiro e da SBP no Congresso Internacional de Pediatria, realizado no Japão.