La série a été tournée dans le Finistère, principalement dans la commune de Clohars-Carnoët. La région Bretagne a par ailleurs participé au financement de la fiction, à hauteur de 100 000 euros.
Doc Martin marque une première dans la longue carrière de Thierry Lhermitte, puisque l'acteur fait ses débuts à la télévision grâce à la série.
Doc Martin est une adaptation d'une série britannique du même nom, diffusée en Grande-Bretagne dès 2004. L'acteur Martin Clunes incarne le docteur dans la version originale qui compte 4 saisons.