Aunque Gelson Martins efectuó su preformación en el Benfica de Lisboa (2008-2010), es con el club rival del Sporting Portugal que el nacido en Cabo Verde ascendió la escalera que lleva al fútbol profesional. Luego de haber cumplido 45 partidos con las selecciones nacionales juveniles, debutó con la selección mayor en 2016, luego de la victoria portuguesa en la Euro. Un año más tarde dio sus primeros pasos con un equipo de primera con el Sporting. 140 partidos, 27 goles y 21 encuentros con la selección mayor después, el veloz delantero se unió al Atlético de Madrid durante el mercado de verano 2018. Proveniente del club madrileño, Gerslon Martins se ha comprometido con el AS Monaco en enero de 2019, bajo la forma de un préstamo.