Sein Vater Bernard Martorell i Falp (1843–1906) war Industrieller, Ingenieur und Chemiker, seine Mutter Josepa Puig i Benítez (1850–1884) stammte aus Matanzas auf Kuba und starb, als Bernardí sechs Jahre alt war, an Tuberkulose. Als Angehöriger der Oberschicht erfolgte die Ausbildung an Privatschulen, den Sommer verbrachte die Familie auf dem eigenen Landgut La Ferrussa in Santa Perpètua de Mogoda. Im Sommer 1891 reiste er mit seinem Vater nach Paris; dieser Aufenthalt sollte einen prägenden Eindruck hinterlassen. In dieser Zeit erkrankte er ebenfalls an Tuberkulose, welche in Pau und Davos behandelt wurde.
Sein Studium an der Escola Superior d’Arquitectura de Barcelona, wo Domènech i Montaner und Gallissà i Soqué zu seinen Lehrern zählten, schloss er am 24. Oktober 1902 ab. Eine anschließende Reise nach Istanbul erklärt seine Vorliebe für byzantinische und orientalische Elemente in verschiedenen Werken, wie dem Sala d’Actes des Seminari Conciliar de Barcelona. Schon als Student machte ihn sein Onkel, der Mitglied des Planungsstabes für die Errichtung des Temple Expiatori de la Sagrada Família war, persönlich mit Antoni Gaudí bekannt. So arbeitete er bereits als Student auf der Baustelle und fand nach dem Ende seiner Ausbildung eine Anstellung als Sekretär des Verwaltungsrats.
Im Jahr 1910 heiratet er Mercè Jordà i Pagès, mit ihr hatte er fünf Kinder: Bernardí, Mercè, Josepa, Rafel und Montserrat.
↑Der Name wird oft fälschlich als Bernardí Martorell i Rius angegeben, so z. B. auf der offiziellen Homepage der Ruta del Modernisme. Da Bernardís Mutter Josepa Puig i Benítez hieß, ist Puig eindeutig der korrekte zweite Nachname. Der Fehler wurde im März 2011 korrigiert.
↑Auch beim Geburtsjahr herrscht offensichtlich Verwirrung. Des Öfteren findet man 1870 als Geburtsjahr. Auf www.gaudiallgaudi.com (Memento vom 8. Januar 2011 im Internet Archive) stand z. B. in der Überschrift 1870, darunter in der Biographie jedoch 1877. Der Fehler wurde im Februar 2011 korrigiert, das falsche Geburtsdatum auf www.epdlp.com wurde im März 2011 korrigiert. Die übrigen biographischen Daten (Sterbejahr der Mutter 1884, als Bernardí sechs Jahre alt war; Abschluss des Studiums 1902) sprechen dafür, das 1877 korrekt ist.