Federico (Alejandro, según su partida de nacimiento, conocido por Federico por imperativo de su tío) Martín Bahamontes nació en la población de Santo Domingo-Caudilla (Toledo) el 9 de julio de 1928. Hijo de el peón caminero, Julián Martín Losana y de Victoria Bahamontes San Cristóbal, fue el mayor y el único varón de cuatro vástagos que el matrimonio concibió. A los seis meses de su nacimiento, la familia Martín-Bahamontes se trasladó a la ciudad de Toledo, ya que su padre fue contratado como guardés de un cigarral. 

Al estallar la Guerra Civil Española, toda la familia hubo de refugiarse en Madrid durante el asedio de las tropas republicanas al Alcázar. Finalizada la contienda en 1939, pudieron regresar a Toledo y el joven Federico pudo retornar a la escuela, probando suerte, poco después, como aprendiz en una carpintería hasta que el ídolo del ciclismo local, Moisés Alonso, le hizo un hueco en su taller de bicicletas, trabajo que combinó con el de repartidor de varios comercios de la ciudad, además de contribuir a la economía familiar mediante la común práctica del estraperlo en el depresivo periodo económico de la posguerra. Acudía con su bicicleta a las poblaciones toledanas de Gálvez y Torrijos para traer mercancías que más tarde su madre revendería en la capital.

Dadas las continuas galopadas diarias que el joven Federico daba diariamente por las empinadas cuestas que la orografía toledana posee y las condiciones físicas innatas que tenía para ello, Bahamontes se inscribió a los 19 años de edad a su primera carrera ciclista local organizada por Educación y Descanso, en la que venció a lomos de una bicicleta de paseo que le había comprado a un herrero por el precio de 150 pesetas. Un año después fue seleccionado para el campeonato de Educación y Descanso en Madrid, quedando en quinta posición tras haber chocado con un espectador. En 1949, logró el triunfo en el Trofeo Luis Guijarro y en la Vuelta a Ávila, dejando constancia de sus grandes dotes para la escalada. Ya en 1950, cumplió su servicio militar, contando con numerosos permisos para entrenar por parte de los mandos y conociendo también durante ese periodo a la que sería su esposa, Fermina Aguilar Sánchez. En 1951 obtuvo más éxitos deportivos: Campeonato de España de Aficionados en Asturias y de nuevo la clasificación general de la Vuelta a Ávila. Un año más tarde venció en la carrera Madrid-Toledo, por delante de ciclistas contrastados en el campo profesional. Sin embargo, por problemas con su licencia, su participación se produjo fuera de concurso, con lo que su primer puesto en esa competición no fue validado, algo que no ocurrió en la Vuelta a Albacete, en la que venció con autoridad. En su último año como ciclista aficionado ganó el Campeonato de Castilla Independiente y fue el mejor escalador en la Volta a Cataluña.

El año 1954 fue muy importante para Bahamontes, pues el equipo profesional Cercle Barcelonista le contrató, lo que le obligó a trasladar su residencia a Barcelona. Desde allí se desplazó a Mónaco donde consiguió su primer triunfo internacional en la subida a Mont Agel. Dadas sus cualidades como escalador, el seleccionador español, Julián Berrendero lo incluyó en el equipo nacional para correr el Tour de Francia de ese mismo año. Su aspiración fue la clasificación de la Montaña , algo que logró casi doblando en puntos al segundo clasificado, la estrella francesa Louison Bobet. Fue en esa edición del Tour donde la leyenda del mejor escalador ciclista de todos los tiempos comenzó a forjarse. La anécdota de Bahamontes comiéndose un helado encima de La Romèyre mientras esperaba a que el coche de asistencia llegara a reparar una avería en los radios de su bicicleta producida mientras iba fugado del pelotón, pasó a los anales de momentos inolvidables de la historia de la más importante competición ciclista del mundo. Al regresar a Toledo tras el Tour, con las ganancias obtenidas abrió su famosa tienda de bicicletas.

En 1955 corrió por primera vez la Vuelta Ciclista a España en la que no destacó especialmente y repitió victoria en Mont Agel. Una lesión de rodilla le impidió correr ese año la Grande Boucle, dolencia que el propio Bahamontes acuñó como “limaquillo”. Un año después, el ciclista toledano comenzó a adquirir la categoría de fenómeno social, pues sus ascensiones causaban furor entre los aficionados españoles, italianos y franceses; pues participó en las tres grandes carreras por etapas del calendario internacional: Vuelta a España, Giro de Italia y Tour de Francia. En la primera se hicieron públicas sus rencillas con el ciclista vasco, Jesús Loroño, con el que mantuvo una polémica rivalidad sobre la bicicleta a lo largo de casi toda su carrera profesional. Acabó cuarto clasificado, dos puestos por detrás de él. Abandonó en el Giro de Italia, tras la épica etapa nevada con ascensión al Monte Bondone. Sin embargo, el Tour volvió a proporcionarle las mayores alegrías ese año, pues a pesar de no adjudicarse el Gran Premio de la Montaña, terminó en cuarto lugar en la clasificación general. En la mente de los aficionados y entendidos en el ámbito del pedal ya rondaba la idea de que quizá Bahamontes podría ganar el Tour de Francia algún día. Al año siguiente, la polémica con Loroño alcanzó su punto más álgido durante la disputa de la Vuelta a España que se adjudicó el corredor vasco, con el toledano ocupando el segundo lugar y venciendo en la clasificación de la Montaña. Bahamontes expresó que esa edición de la gran ronda española la ganó Loroño por imperativo de la dictadura franquista, pues aseguró haber recibido un telegrama de la Delegación Nacional de Deportes y Educación Física en el que le instaban a dejar ganar al ciclista vasco, instrucción que el corredor castellano-manchego obedeció a pesar de no compartir esa decisión (Ródenas García, J. L., “Identidad nacional en el franquismo. Repercusión identitaria del triunfo de Federico Martín Bahamontes en el Tour de Francia de 1959”, Historia, identidad y alteridad. Actas del III Congreso Interdisciplinar de Jóvenes Historiadores, Salamanca, Universidad de Salamanca, 2012, pp. 525-548). Sus enfrentamientos con Loroño continuaron en el Tour, carrera que tuvo que abandonar en la novena etapa debido a los dolores producidos por una inyección de calcio en un brazo. La llegada de 1958 no diluyó la rivalidad Bahamontes-Loroño en la Vuelta, donde de nuevo el toledano consiguió adjudicarse la Montaña. En el Giro logró hacerse con una victoria de etapa y en el Tour, dirigido por primera vez por Dalmacio Langarica logró dos triunfos de etapa y una nueva clasificación de la Montaña.

En 1959, uno de los campeones ciclistas más importantes de todos los tiempos, Fausto Coppi, tuvo una influencia esencial en la carrera profesional de Bahamontes, pues el toledano fue contratado por el equipo Triclofilina-Coppi, convenciéndole de que podía ganar el Tour de Francia si se centraba en la clasificación General y dejaba a un lado la de la Montaña. Abandonó en su participación de la Vuelta a España de ese año e hizo tercero en la Vuelta a Suiza. Llegó al Tour en una excepcional forma física y una larga escapada pirenaica en la que aventajó sustancialmente a sus rivales, así como su victoria en la cronoescalada del Puy-De-Dòme le reportaron una renta de minutos que implicó que llegara a las etapas alpinas con más tranquilidad de la esperada. Junto al luxemburgués Charly Gaul, mantuvo controlados a los corredores franceses, Henri Anglade y Jaques Anquetil, que ocuparon la segunda y la tercera plaza en el podio final de los Campos Elíseos de París. Tras su victoria en la gran ronda francesa, Bahamontes continuó corriendo diferentes criteriums en Francia que le reportaron jugosas ganancias económicas. No fue hasta el 20 de septiembre cuando la ciudad de Toledo recibió a su campeón, quedando las calles engalanadas para la ocasión, con multitud de conciudadanos en las calles aplaudiendo y homenajeando al ciclista, quien abrumado por tal recibimiento llegó a confesar que “se sentía como Escipión ‘El Africano’,o como cualquier general que hubiese regresado a su país tras ganar una guerra” (Federico Martín Bahamontes, La sombra del Águila, Toledo, Ed. Federico Martín Bahamontes, 2009, p. 116). La Puerta de la Bisagra en Toledo abrió sus dos partes, como en contadas ocasiones ha ocurrido, para rendir pleitesía al campeón, muchos habitantes de Toledo portaban lazos amarillos en las solapas de sus chaquetas, blusas o camisetas; incluso los sacerdotes lo llevaban en sus sotanas. Una de las excentricidades más grandes que pudieron verse aquellos días fue un águila viva encadenada en un escaparate de una tienda junto a mensajes de felicitación al ciclista, en honro al apelativo por el que era conocido entre los aficionados y periodistas del mundo del ciclismo: “El Águila de Toledo”. El campeón fue recibido en el palacio de El Pardo por el caudillo Franco, quien le felicitó con la siguiente frase: “Ha colocado Usted la bandera de España en la pica más alta” (José Luis Ródenas García, “Identidad nacional en el franquismo…”). Mientras entraba al palacio, el propio Bahamontes confesaría años después que estaba tan asustado por lo que podría pasar allí, que le temblaban las piernas (José Luis Ródenas García, “Identidad nacional en el franquismo…”). 

Sus posteriores temporadas ciclistas no fueron tan exitosas como la de su victoria en el Tour de Francia; sin embargo, aún logró subir al podio de la carrera francesa como segundo y tercer clasificado en 1963 y 1964, respectivamente, consiguiendo también tres nuevas victorias en la clasificación de la Montaña (1962, 1963 y 1964) y cuatro victorias de etapa. Su último año como profesional fue 1965, donde logró triunfar en la Escalada a Montjuic y en el Tour du Sud-Est.

Una vez fuera de las carreteras profesionalmente, Federico Martín Bahamontes se dedicó a gestionar personalmente su tienda de bicicletas y ciclomotores y a partir de 1966 se convirtió en organizador de la Vuelta a Toledo. En 1968 fundó el equipo ciclista profesional La Casera- Bahamontes, escuadra que estuvo en el profesionalismo hasta 1974.  En 2004 cerró su tienda de bicicletas y en 2015 dejó la dirección de la Vuelta Toledo tras prácticamente cinco décadas en el cargo. Coincidiendo con la centenaria edición del Tour de Francia, la organización de la carrera le nombró “Mejor escalador de la historia del Tour”. En mayo de 2018 se inauguró en Toledo una escultura en homenaje a sus grandes escaladas y a raíz de la muerte de su amada esposa Fermina ese mismo año, con la que estuvo casado sesenta y dos años, y con el advenimiento de la pandemia de COVI-D 19, trasladó su residencia a la localidad vallisoletana de Villanueva de San Mancio, donde falleció el 8 de agosto de 2023 a la edad de 95 años. Desde el Ayuntamiento de Toledo se decretaron dos días de luto oficial.