Antes de que llegase al trono Enrique, fue su vicario general y consejero cuando era príncipe de Asturias y también ejerció como su secretario y capellán desde 1449.
Su vinculación a la capilla posiblemente favoreció su buena relación con Enrique; de hecho, recibió una alta quita, de 12 000 maravedíes, para mantener un cargo civil —secretario— y uno eclesiástico —sacerdote—.
En 1456, a instancia del rey, fue nombrando obispo de Ávila, vacante la sede tras la muerte de Alonso Tostado, cargo que ocupó el resto de su vida.
[4] Durante su pontificado se opuso a los canónigos abulenses al no aceptar algunas medidas de gobierno interno y varias disposiciones sobre la disciplina clerical y tuvo lugar, además, la conocida Farsa de Ávila, una deposición en efigie de Enrique IV promovida por el marqués de Villena para reconocer rey de Castilla al medio hermano de Enrique, el infante Alfonso.
[5] Martín de Vilches se mantuvo fiel a Enrique durante el conflicto sucesorio.