Мартин Димитров завършва НАТФИЗ "Кръстьо Сарафов", специалност "Актьорско майсторство за драматичен театър" в класа на проф. Иван Добчев през 2015 г.

Димитров започва ранната си актьорска кариера в школата на Малин Кръстев в Младежкия театър "Николай Бинев".

Играе в Народния театър "Иван Вазов" и Театрална работилница "Сфумато".

От началото на 2018 г. е част от трупата на Театър "София".

Участва и във филмите "На границата", "18", "Безкрайната градина" и "Братя". Снима се в музикални клипове и реклами.