Martin học ở trường Bedford School và Đại học Cambridge. Ban đầu, ông làm việc ở Phòng thí nghiệm Hóa lý, sau đó chuyển về Phòng thí nghiệm dinh dưỡng Dunn, rồi năm1938 chuyển về "Viện nghiên cứu công nghiệp len" (Wool Industries Research Institution) ở Leeds. Từ năm 1946 tới 1948, ông làm trưởng phân ban hóa sinh của công ty Boots Pure Drug Company, khi gia nhập Hội đồng nghiên cứu Y khoa. Tại đây, ông được bổ nhiệm làm trưởng phân ban hóa lý của "Viện quốc gia nghiên cứu Y khoa" (National Institute for Medical Research) năm 1952 và làm cố vấn hóa học từ năm 1956 tới 1959.

Ông chuyên về ngành hóa sinh, ở một số khía cạnh của Vitamin E và B2,và trong các kỹ thuật dẫn tới việc thành lập sắc ký. Ông phát triển sắc ký chia cắt khi nghiên cứu về việc phân tách các axít amin, và sau đó phát triển sắc ký chất lỏng khí (gas-liquid chromatography).

Ông công bố hơi ít các bài khảo cứu so với các người đoạt giải Nobel điển hình khác — tổng cộng chỉ có 70 bài — nhưng bài thứ 9 của ông đã đoạt giải Nobel. Đại học Houston đã thôi không bổ nhiệm ông vào ban giảng huấn môn hóa học năm 1979 vì số bài khảo cứu công bố của ông chưa đủ.[1]