Vaidotas Martinaitis est né à Gargždai et vit à Vilnius. De 1983 à 1988, il a étudié à l'école supérieure de musique S. Simkus de Klaipėda (spécialisation trompette) ; de 1988 à 1990, il a poursuivi sa formation au Conservatoire d'État lituanien (spécialisation trompette) ; de 1990 à 1994, il a étudié à l'Académie de musique de Lituanie, à la faculté de théâtre et de cinéma, département d'art dramatique (spécialisation acteur) sous la direction de Jonas Vaitkus. De 1991 à 2011, il a été acteur au Théâtre national du drame lituanien. Depuis 1999, il est membre de la compagnie théâtrale d'Oskaras Korsunovas. Depuis 2012, il collabore avec le Théâtre lyrique d'État de Kaunas. Depuis 2012, il exerce également comme professeur d'art dramatique à l'école d'art M. K. Ciurlionis. De 2012 à 2014, il a animé des ateliers de théâtre au sein du collectif de danse sportive « Ratuto ».
Il est surtout connu pour ses rôles dans Defiance (2008), Nova Lituania (2019) et Stranger Things (2016-2022).