Julio Martínez Santa-Olalla, Santa Olalla o Santaolalla (Burgos, 23 de agosto de 1905-Madrid, 13 de febrero de 1972) fue un arqueólogo español. Se centró en el pasado celta y visigodo de España. Era germanófilo y se relacionó con miembros de la Ahnenerbe.
Era hijo del militar José Martínez Herrera y de Consuelo Santa-Olalla Cadiñaños. Sus hermanos fueron Antonio, Emilio, Consuelo y Carmen. Su familia cambió de domicilio repetidas veces. Vivió en Ronda, Sevilla, Madrid, Ceuta, Bilbao, Barcelona y otros lugares.
En su juventud conoció al jesuita Eugenio Jalhay, que influyó en su vocación por la historia y con el mantuvo siempre una estrecha amistad. En 1922, con 17 años, se hizo miembro de la Sociedad Española de Antropología, Etnografía y Prehistoria.
Empezó a estudiar la licenciatura en Arqueología. Recibió las enseñanzas en Madrid, Barcelona y Valladolid. En esta etapa recibió clases de Pedro Bosch y Hugo Obermaier. Terminó la carrera universitaria en 1926.
En 1927 se trasladó a la Universidad de Bonn, donde impartió lengua y cultura españolas hasta 1931. En esta etapa conoció la arqueología alemana y sus modernos métodos de excavación y trabajo de campo.
Durante su estancia en Alemania estudió en el Museo Central Romano-Germánico de Maguncia y conoció al arqueólogo Gustaf Kossinna, mostrando interés por su obra sobre los indoeuropeos y el pueblo alemán.
Desde Alemania empezó a colaborar en el Anuario de Prehistoria Madrileña, donde publicó recensiones de obras centroeuropeas y otros trabajos. Martínez Santa-Olalla empezó a especializarse en la expansión de los pueblos germánicos a Francia y España, sobre todo de los visigodos.
Tras licenciarse empezó a elaborar su tesis doctoral, titulada Elementos para el estudio de la cultura de los talayots en Menorca, que fue dirigida por Obermaier y realizada en Alemania y Madrid.
En 1931 escribió una serie de cartas a Américo Castro en las que se mostraba muy crítico con Ramón Menéndez Pidal y Wilhelm Meyer-Lübke. Por su conflicto con estos académicos, fue forzado a dimitir.
Fue profesor de Arqueología e Historia Primitiva del Hombre, Numismática y Epigrafía en la Universidad de Madrid, catedrático de Geografía de la Universidad de Madrid, catedrático de Historia del Arte, Arqueología y Numismática de la Universidad de Santiago de Compostela y catedrático de Historia Primitiva del Hombre en la Universidad de Madrid. Uno de sus alumnos fue Julio Caro Baroja.
En 1932 Obermaier fundó el Seminario de Historia Primitiva del Hombre, del que Martínez de Santa-Olalla fue miembro. Obermaier se exilió con motivo de la guerra civil española.
En los comienzos de la década de 1930 llevó a cabo excavaciones de restos visigodos en Herrera de Pisuerga y Daganzo de Arriba.
En 1934 publicó sus dos trabajos más importantes sobre la Alta Edad Media: Esquema de la arqueología visigoda y Notas para un ensayo de sistematización de la arqueología visigoda en España.
Tras los hechos del 6 de octubre de 1934, donde se proclamó un Estado catalán, su padre, entonces teniente-coronel, fue nombrado alcalde de Barcelona, ocupando el cargo hasta el 13 de enero de 1935. En 1934 Martínez Santa-Olalla aprovechó los contactos de su padre para visitar las excavaciones en la Plaza del Rey de Barcelona, con restos que iban del Neolítico hasta la Baja Edad Media.
En julio de 1936 comenzó la Guerra Civil. El 2 de septiembre de 1936 su padre, amigo de Francisco Franco y del militar falangista Juan Yagüe, fue detenido pero finalmente fue liberado porque Julio Martínez Santa-Olalla pidió a Pedro Bosch Gimpera y a Carles Pi i Sunyer su intercesión. Durante la guerra su hermano Antonio fue fusilado.
Julio, que era falangista, fue detenido en una checa. En junio de 1937 encontró refugio en la embajada francesa en Madrid. Luego fue trasladado a campos de internamiento de Port-Vendres y Ardèche. El arqueólogo francés Henri Breuil y el arqueólogo portugués Manuel Heleno le ayudaron a regresar a España en abril de 1938.
Intentó alistarse como voluntario del bando franquista en la Academia Militar del Estado Mayor en Valladolid, pero no fue admitido por tener problemas de visión.
El 9 de marzo de 1939 fundó con Martín Almagro Basch la Comisaría General de Excavaciones Arqueológicas, adscrita al Ministerio de Educación Nacional, donde tenía el cargo de subsecretario. Esta institución pretendía centralizar las actividades arqueológicas en España, a semejanza del Instituto Arqueológico Alemán. Desapareció en 1955 debido a los conflictos entre Martínez de Santa-Olalla y sus colegas de profesión.