وی فعالیت خود را در دههٔ ۱۹۵۰ آغاز کرد. از اولین حضورش بر پردهٔ سینما، می‌توان به بازی در نقش مکمل فیلم شمال از شمال غربی آلفرد هیچکاک اشاره کرد.
از دیگر فیلم‌ها یا برنامه‌های تلویزیونی که وی در آن نقش داشته‌است می‌توان به معشوقه، مینی‌سریال در آغاز و مأموریت: غیرممکن اشاره کرد.
در تلویزیون نیز حضور مداوم وی در سریال تلویزیونی فضا ۱۹۹۹، باعث دریافت چندین عنوان نامزدی جایزهٔ امی برای او شد.
حضور مارتین لاندو در در سال ۱۹۸۸ در فیلم تاکر: یک مرد و رؤیاهایش، علاوه بر اولین نامزدی اسکار، دریافت گوی طلایی نقش مکمل مرد از مراسم گولدن گلوب را نیز به‌عنوان اولین جایزهٔ سینمایی برای وی دربرداشت. نامزدی بعدی اسکار مارتین لاندو متعلق به حضورش در فیلم جرم‌ها و بزه‌کاری‌ها ساختهٔ وودی آلن بود.
سرانجام، بازی لاندو در نقش بلا لوگاسی در فیلم اد وود ساختهٔ تیم برتون، علاوه بر جایزه گولدن گلوب، وی را صاحب جایزهٔ اسکار کرد. همچنین، وی برای بازی در این فیلم نامزد جایزهٔ بفتا نیز شد.
وی دیشب و بعد از چند روز بستری بودن در بیمارستان بر اثر ایست قلبی و کهولت از دنیا رفت.