Martin wordt beschouwd als de belangrijkste Zwitserse componist van de 20e eeuw. Hij studeerde twee jaar wis- en natuurkunde aan de universiteit van Genève, maar tegelijkertijd volgde hij lessen in piano en compositie bij Joseph Lauber. In de tijd daarna bestudeerde hij een veelheid aan muzikale stijlen, inclusief volksmuziek, en nam hieruit aspecten over in zijn eigen muzikale stijl.
In de jaren twintig ontwikkelde hij zijn eigen muzikale taal tijdens langdurige verblijven in Zürich, Rome en Parijs. In 1926 richtte hij de Société de Musique de Chambre de Genève op, waarvan hij de leiding had als pianist en klavecinist. Vooral dat laatste was uitzonderlijk in die tijd. Hij heeft het klavecimbel in diverse composities gebruikt, o.a. in de Petite Symphonie Concertante, een van zijn bekendste werken.
In de jaren dertig was hij docent improvisatie en muziektheorie aan het Institut Jacques-Dalcroze en hij onderwees tevens kamermuziek aan het conservatorium van Genève. Daarnaast was hij van 1933 tot 1940 artistiek leider van het Technicum Moderne de Musique en president van de Schweizer Musik-Union van 1942 tot 1946.
In laatstgenoemd jaar verhuisde Martin naar Nederland, waar hij aanvankelijk in Amsterdam en vanaf 1956 in Naarden woonde. Hoewel hij tientallen jaren in Nederland woonde, had hij weinig contact met het Nederlandse muziekleven. In de jaren 1950 - 1957 was hij ook professor in compositie aan de Staatliche Hochschule für Musik in Keulen. Hij overleed op 21 november 1974.
Muziek
Frank Martins werk laat zich omschrijven als gematigd-modern, met een sterke nadruk op ritmiek. In harmonisch opzicht kenmerkt veel van zijn werk zich door een "glijdende tonaliteit", waarbij de muziek van de ene toonaard naar de andere beweegt. Atonaliteit wees hij resoluut af, maar verder had hij een open geest die gretig gebruik maakte van alle nieuwe ontwikkelingen die de 20e-eeuwse muziek te bieden had. Door bijzondere combinaties van instrumenten verkreeg hij vaak bijzondere klankkleuren. In zijn Poèmes de la Mort (1969-71) paste hij zelfs elektrische gitaren toe, geïnspireerd door zijn in popmuziek geïnteresseerde zoon.
Ook de twaalftoonstechniek van Schönberg wist hij op een zeer persoonlijke wijze in zijn stijl te incorporeren, zonder dat hij de tonaliteit losliet. Het eerste grote werk waarin hij deze stijl gebruikte was Le Vin Herbé (vrij vertaald: de betoverde wijn), een stuk voor twaalfstemmig koor op een tekst over Tristan en Isolde. Zijn stijl in dit werk is omschreven als 'tonale of harmonische twaalftoonsmuziek'. En dat terwijl Schönberg zijn twaalftoonstechniek nu juist ontwikkeld heeft als alternatief voor de tonaliteit.
Nalatenschap
Door zijn derde vrouw, Maria Martin-Boeke (1915-2017), is op 10 maart 1979 in Lausanne (Zwitserland) de Société Frank Martin (Frank Martin Stichting) opgericht om de muzikale nalatenschap te beheren. Het voormalige woonhuis van Martin in Naarden is thans als museum voor bezoekers op afspraak toegankelijk.
1929–1930Cantate pour le Temps de Noël - (Cantate voor de kersttijd), voor solisten, gemengd koor, jongenskoor, orgel, klavecimbel en strijkers met 2 gamba's - tekst: uit de Bijbel
1938–1941Le Vin herbé (De toverdrank), wereldlijk oratorium voor vocaal- en instrumentaal ensemble - tekst: naar «Le Roman de Tristan et Iseut» in de vertaling en bewerking van Joseph Bédier - première: (concertant) 16 april1940, Zürich (uitsluitend het 1e deel) respectievelijk 28 maart1942 (het hele werk; toneelpremière in de Duitse vertaling: 15 augustus1948, Salzburger Festspiele
1941Cantate pour le 1er Août, cantate voor kwartet, vocaal ensemble met orgel of piano - tekst: Charly Clerc
1944In terra pax, klein oratorium voor vijf solisten, 2 gemengde koren, kinderkoor en orkest - tekst: uit de Bijbel
1945–1948Golgotha, passie-oratorium voor 5 solisten, gemengd koor, orgel en orkest - tekst: uit de Bijbel en Sint Augustinus
1957–1959Mystère de la Nativité, oratorium voor kerst, voor 9 solisten, klein gemengd koor, mannenkoor, groot gemengd koor en orkest - tekst: Arnoul Gréban
1958Pseaumes de Genève, cantate voor gemengd koor, kinderkoor, orgel en orkest
1964Pilate, klein oratorium voor bariton, mezzosopraan, tenor, bas, gemengd koor en orkest - tekst: Arnoul Gréban
1947: Prix de compositeur de l'Association des Musiciens Suisses.
1949: Docteur honoris causa de l'Université de Genève.
1951: Prix de Genève.
1953: Grosser Kunstpreis des Landes Nordrhein-Westfalen; Ehrenmitglied der Wiener Konzerthausgesellschaft.
1955: Accademico Onorario di Santa Cecilia, Roma.
1959: First Prize Philadelphia Orchestra award.
1961: Docteur honoris causa de l'Université de Lausanne; Membre Associé Honoraire de la Société des Arts de Genève.
1962: Accademico Onorario di Accademia Filarmonica Romana.
1964: Grand Prix des Semaines Musicales Internationale de Paris.
1965: Ehrenmitglied der Akademie für Musik und darstellende Kunst, Wien; Ehrenmitglied des Musikvereins für Steiermark, Graz; Ehrenmitglied der Akademie für Musik und darstellende Kunst, Graz; Mozart-Medaille, Wien.
1968: Verdienstkreuz 1. Klasse der Bundesrepublik Deutschland.
1969: Grand Prix National du Disque (Prix Arthur Honegger), Paris.
1970: Ehrenmitglied der Tonhalle-Gesellschaft, Zürich.
1971: Compagnon d'Honneur de la Confrérie du Guillon.
1973: Membre d'Honneur de l'Union Chorale de Lausanne; Membre d'Honneur du Conseil International de la Musique, Paris.
1974: Membre Associé de l'Académie Royale des Sciences, des Lettres et des Beaux Arts de Belgique.