Defensa del Mestalla formado en la cantera del Valencia CF, José Luis Martín Vila participó con el primer equipo en varios partidos de la pretemporada de 1974, incluido el Trofeo Naranja, y formó parte de la plantilla que compitió en el Campeonato Regional de reservas que se disputó aquella campaña. En 1974, a los 35 años de edad, marchó al Deportivo Alavés, club con el que disputó 20 encuentros oficiales entre Segunda División y Copa. Posteriormente, en 1976, fichó por el Real Jaén, donde permaneció varias temporadas hasta su retirada del fútbol profesional. Una vez colgadas las botas, Martín Vila regresó al Valencia para ocupar diferentes cargos en el club llegando a ser director de la cantera valencianista.