Marthino merupakan anak dari pasangan Ignatius Tommy Pratomo dan Emanuella Marly.
Dari pernikahannya dengan Anita Fauziah, Marthino dikaruniai dua orangseoeang anak bernama Gabriel Seraphino Lio dan Guliana Lio.<ref>{{cite web|url=https://www.femina.co.id/celebrity/marthino-lio-ingin-seperti-reza-rahadian|title=Marthino Lio Ingin Seperti Reza Rahadian|date=30 Juli 2018|accessdate=13 November 2021|website=Femina}}</ref> Terindikasi bahwa mereka sudah bercerai, karena pada 9 September 2021, Marthino menikahi aktris [[Delia Husein]].<ref>{{Cite news|url=https://hot.detik.com/celeb/d-5719155/marthino-lio-lepas-status-duda-ternyata-sudah-menikah-dengan-delia-husein|work=[[Detik.com|detikcom]]|first=Mauludi|last=Rismoyo|title=Marthino Lio Lepas Status Duda, Ternyata Sudah Menikah dengan Delia Husein|date=11 September 2021|accessdate=13 November 2021}}</ref> Mereka dikaruniai satu orang anak perempuan bernama Saleena Yuriel Lio.<ref>{{Cite news|url=https://hot.liputan6.com/read/4945622/6-potret-marthino-lio-dan-delia-husein-dikaruniai-anak-pertama-penuh-kebahagiaan|last=Nuranisa|first=Arini|title=6 Potret Marthino Lio dan Delia Husein Dikaruniai Anak Pertama, Penuh Kebahagiaan|date=22 Juli 2022|work=[[Liputan6.com]]|editor-first=Septika|editor-last=Shidqiyyah}}</ref>
