לואיס נולד תחת השם ג'וזף לוויץ', בן להורים יהודים ממוצא רוסי שעסקו בתחום הבידור והתגוררו בניו ג'רזי. האב היה בדרן בלהקת וודוויל ושם הבמה שלו היה דני לואיס, והאם הייתה נגנית פסנתר בתחנת רדיו. כבר בגיל חמש החל לואיס להופיע עם הוריו ובהמשך אימץ את שם הבמה ג'רי לואיס. הנער המוכשר, שנחשב לשובב לא קטן, עזב את לימודיו בכיתה י', אולם הצבא סירב לגייסו לשורותיו במהלך מלחמת העולם השנייה בשל רשרוש בלב.
בשנת 1946, בעת שהיה בן 20, הוא החל להופיע עם זמר מועדוני הלילה, כמעט אנונימי באותה תקופה, בשם דין מרטין. השניים הפכו עד מהרה לאחד הצמדים הקומיים המפורסמים ביותר בתולדות הבידור האמריקאי. בתחילה, הופיעו השניים במועדון באטלנטיק סיטי עם מערכונים של אלתורים וסלפסטיק, אולם כבר לאחר זמן קצר, הצלחתם הובילה אותם למועדונים נחשבים יותר בניו יורק ובהמשך גם לסדרת רדיו ולתוכניות טלוויזיה. בשנת 1949 הם זכו בחוזה קולנוע ראשון והופיעו בסרט "חברתי אירמה". בסך הכל, מרטין ולואיס הופיעו יחד ב-17 סרטים עד שהתפצלו לקריירות סולו נפרדות בשנת 1956.