Patrice Martin-Lalande naît le 2 décembre 1947 à Grenoble. Il arrive à Lamotte-Beuvron lorsque son père est nommé médecin, directeur du Sanatorium des Pins..
Il s’engage en politique dès 1969 en adhérant à l’Union des Jeunes pour le Progrès, mouvement des jeunes gaullistes au sein duquel il est responsable de la section de Lamotte-Beuvron, puis du département de Loir-et-Cher et de la région Centre. Il fait ensuite partie du syndicat étudiant « Alliance des mouvements réformistes universitaires », qui soutient notamment la réforme universitaire du ministre de l’Éducation nationale Edgar Faure. Il milite également au sein de l’Union des Étudiants Gaullistes en 1970 à Sciences-Po Paris, et du Club Nouvelles Frontières en 1971-1972..
Patrice Martin-Lalande commence réellement sa carrière politique en étant membre des cabinets de plusieurs ministres et secrétaires d’état entre 1972 et 1981 (Raymond Marcellin, Joseph Fontanet, Robert Galley, Jean-Pierre Soisson, Antoine Rufenacht et Jean-Philippe Lecat) puis de nouveau entre 1986 et 1988 (Alain Carignon). De 1981 à 1983, il est directeur de cabinet de Jean Delaneau, président du Conseil régional du Centre.
Le parcours de Patrice Martin-Lalande l’amène dans le Loiret, où il est maire-adjoint d’Olivet de 1977 à 1979. Il s’ancre ensuite définitivement dans le Loir-et-Cher, où il est élu conseiller général du canton de Lamotte-Beuvron dès 1979, sans même avoir été maire auparavant ce qui constitue un trajet politique assez atypique. Il est reconduit au Conseil général à chaque élection jusqu’à la suppression du canton de Lamotte-Beuvron en 2015, siégeant ainsi au département pendant 36 ans. Il a également été vice-président du Conseil général à partir de 1994, chargé en 2004 des nouvelles technologies de l’information et de la communication.
Son ancrage local passe également par la commune de Lamotte-Beuvron, dont il est élu maire de 1982 à 2001. Il préside le Syndicat mixte d’aménagement et de développement économique de la Sologne de 1986 à 2010 et le Pays de Grande Sologne depuis sa création en 1997 (prenant la suite du CRIL). Il est aussi conseiller régional du Centre de 1986 à 1993, où il préside la commission « éducation et formation ».
Patrice Martin-Lalande devient député de la deuxième circonscription de Loir-et-Cher en 1993 et sera continuellement réélu pendant 24 ans. À l’Assemblée nationale, il est membre de la commission de la défense, puis secrétaire de la commission des affaires culturelles. Il intègre en 2002 la commission des finances, s’occupant plus particulièrement du budget « médias » en tant que rapporteur spécial, un poste qu’il occupera jusqu’en 2012. En 2007, il est nommé vice-président de la commission spéciale pour la nouvelle télévision publique.
Patrice Martin-Lalande s’intéresse principalement aux technologies de l’information et de la communication. En ce sens, il crée à l’Assemblée nationale, en 1993, le groupe d’études sur le développement du télétravail et des télé-activités. En 1996, il est nommé par le Premier ministre Alain Juppé « parlementaire en mission » et présente, dans ce cadre, le rapport intitulé L’Internet, un vrai défi pour la France (La Documentation française, accessible en ligne). Il a co-présidé le groupe d’études sur Internet l’audiovisuel et la société de l’information pendant vingt ans, de 1997 à 2017.
Il a également travaillé sur cette thématique au sein de l’Association nationale des maires de France, où il a présidé la commission « technologies de l’information et de la communication » de 1995 à 2001.
Patrice Martin-Lalande s’est également investi au sein de l’Union Interparlementaire, participant aux assemblées et aux réunions connexes. Il a notamment été président du groupe français et président de la deuxième commission permanente de l’Union Interparlementaire.