Terminado o ensino secundário, em 1892 foi admitido na École normale supérieure (ENS ou Escola Normal Superior), no mesmo ano que Albert Demangeon. Na ENS seguiu o curso de geografia,[2] como aluno do geógrafo Paul Vidal de La Blache (do qual se tornaria genro), da qual se graduou três anos depois (1895) com uma licenciatura em história e geografia (agrégé de géographie).[1][3]
Terminado o curso, em 1895 foi contratado como metodólogo (maître-surveillant) na ENS. Em 1899, de Martonne foi nomeado instrutor de geografia (chargé de cours) na Universidade de Rennes.[4] Iniciou então o seu processo de doutoramento, trabalhando com Ferdinand von Richthofen e Albrecht Penck[1] num conjunto de estudos sobre a geografia da Valáquia e da região dos Cárpatos no sueste da Europa. Em resultado dessa colaboração com os climatologistas germânicos, fundou na Universidade de Rennes um Instituto de Geografia segundo o figurino alemão.[5]
Em 1902 defendeu uma tese em geografia (sobre a Valáquia)[6] com a qual obteve um doutoramento em Letras (doctorat ès Lettres) na ENS e recebeu o Prémio Fabien (Prix Fabien) da Académie française. Em 1906 defendeu na mesma escola uma tese sobre os Alpes da Transilvânia, ao sul dos Cárpatos, obtendo um doutoramento em Ciências (doctorat ès Sciences).[7] Para a preparação das teses esteve durante largos período na Valáquia (território da atual Roménia) e aprendeu a língua romena que passou a dominar com perfeição.
Em 1909 lançou o seu livro Traité de Géographie Physique (publicado em português com o título de Panorama da Geografia[10]), no qual refinou a sua classificação climática. A obra obteve um grande sucesso, com numerosas reedições e merecendo a redação de uma versão abreviada (um abrégé) que teve igualmente diversas edições. Com esta obra ficou consagrado como uma das grandes autoridades do tempo em matéria de geografia física. Estudioso dedicada da geomorfologia e climatologia, ficou famoso pelos seus índices de evapotranspiração potencial, ainda usados na atualidade por botânicos e agrónomos. Inventou o conceito de "diagonal árida", reunindo os diferentes ambientes secos escalonados em latitude e longitude e cujos mecanismos responsáveis pelos graus de aridez se combinam (hoje o conceito é frequentemente designado por "diagonal seca").[11]
Em 1917 de Martonne foi nomeado secretário do Comité d'études, criado por Aristide Briand para resolver os previsíveis problemas de fronteiras que surgiriam no pós-guerra na Europa Central e do Leste, nomeadamente nos territórios da Monarquia Austro-Húngara, com destaque para a Polónia, a Roménia e a Península Balcânica.[13][14] Emmanuel de Martonne era considerado um especialista na geografia da Europa Central, especialmente da Roménia, pois tinha anteriormente estudado a geografia dos Cárpatos e regiões vizinhas.[13]
Terminada a guerra, durante na Conferência de Paz de Paris de Martonne foi nomeado assessor do Ministro dos Negócios Estrangeiros e do Primeiro Ministro francês, ao tempo, respetivamente, André Tardieu e Georges Clemenceau.[13] No contexto da Conferência de Paz foi um dos defensores do retorno à soberania francesa da Alsácia e da Lorena.[15]
Nos trabalhos da conferência de paz, participando nas deliberações de quatro comissões (Comissão para Assuntos Romenos e Jugoslavos e sua subcomissão, Comissão para Assuntos Polacos e sua subcomissão, Comissões Conjuntas para Assuntos da Checoslováquia e Assuntos Polacos, Comité Central para Questões Territoriais).
Nas comissões que integrou, insistiu que as fronteiras deveriam ter em conta não apenas os agrupamentos étnicos (segundo o princípio do direito dos povos à autodeterminação), mas também, do ponto de vista mais material, a infraestrutura do território, na aplicação daquilo que designava por "princípio da viabilidade". Foi assim que, ao contrário dos delegados americanos (em particular Isaiah Bowman e Douglas W. Johnson) e italianos, Martonne conseguiu que as fronteiras da Hungria com Roménia e da Checoslováquia com a Hungria fossem delineadas de forma a preservar o lado romeno e checoslovaco das linhas ferroviárias que ligam estes dois países entre si e ao Reino dos Sérvios, Croatas e Eslovenos, apesar da presença de bolsas territoriais de maioria húngara na região (nomeadamente nas cidades de Arad, Nagyvárad, Szatmárnémeti e Kassa).[16]. Essa escolha foi ditada por um eixo geopolítico dominante da estratégia francesa da época: fortalecer a Petite Entente aliada da França.
Pela sua participação ativa na Conferência de Paz e pela sua influência sobre a delegação francesa, que o considerava o grande especialista em matéria de Europa Central, Emmanuel de Martonne contribuiu de forma decisiva para o desenho das fronteiras centro-europeias do período entre as duas guerras mundiais, a maioria das quais ainda em vigor.
Terminados esses trabalhos, foi nomeado professor da Universidade de Cluj em 1921.[17] Na Roménia, Emmanuel de Martonne conheceu o naturalista Grigore Antipa que o introduziu no estudo da geonomia, uma disciplina na encruzilhada da geografia e das ciências naturais com a economia, que ele e seu colega Albert Demangeon introduziriam na França.
Grande organizador da geografia à escala nacional e internacional, Emmanuel de Martonne fundou, após o seu regresso a França, o laboratório de geografia da Universidade de Rennes (que perdura até hoje, passando para as mãos de André Meynier, agora conhecido por COSTEL (Climat et Occupation des Sols par Télédétection, ou seja Clima e Uso do Solo por Deteção Remota), depois os de Lyon e Paris (1923), sendo nomeado diretor deste último (1927-1944).
Na década de 1930, dirigiu a publicação do Atlas de France e foi autor dos dois volumes da Géographie universelle consagrados à Europa Central (1930 e 1931). É também o autor do volume sobre a geografia física da França integrado na Géographie universelle (1942). Em 1943, obteve a criação de uma licenciatura e de uma agregação em geografia.
Escreveu a obra Problemas morfológicos do Brasil atlântico tropical (1943) onde se deu início ao terceiro período da história da geomorfologia brasileira.[18]
Publicou em 1926 a obra Les Alpes: Géographie générale, um estudo geográfico pioneiro sobre os Alpes. Este estudo levou ao desenvolvimento do índice de aridez de Martonne, ainda em uso.[23]
No seu trabalho intitulado Problème des régions arides Sud-Américaines De Martonne foi o primeiro a usar a expressão diagonal árida da América do Sul, cunhando assim um conceito que teria larga utilização posterior.[24]
Entre as suas numerosas obras publicadas contam-se as seguintes:
Recherches sur l'évolution morphologique des Alpes de Transylvanie (Karpates méridionales), Paris, Delagrave, 1906.
Traité de géographie physique : Tome 1: Notions générales, Climat, Hydrographie. Tome 2: Relief du sol. Tome 3: Biogéographie, Paris, Armand Colin, 1909 (reeditado).
Jean-Louis Tissier, Martonne (Emmanuel de), in Jacques Julliard, Michel Winock (dir.), Dictionnaire des intellectuels français, Paris, Seuil, 1996, p. 758-759.
Guy Baudelle, Marie-Vic Ozouf-Marignier, Marie-Claire Robic (dir.), Géographes en pratiques (1870-1945). Le terrain, le livre, la Cité, Presses universitaires de Rennes, 2001, 390 p.
Gaëlle Hallair, Le géographe Emmanuel de Martonne et l'Europe centrale, Paris, Grafigéo, Predefinição:N°, 2007, 148 p.