Po absolvování gymnázia se Martin Provost vydal do Paříže, aby se tam stal hercem.
Objevil se v celé řadě divadelních her a také v několika filmech, např. Néa režisérky Nelly Kaplan nebo v žánrově zcela odlišném snímku La Zizanie (Jeden hot a druhý čehý) režiséra Clauda Zidiho. Na začátku osmdesátých let poprvé režíruje vlastní hru Le voyage immobile. Poté absolvoval stáž v souboru Comédie française, kde posléze získal stálé angažmá a zůstal v něm šest let. V roce 1989 se objevil v menší roli ve filmu Pentimento režiséra Tonieho Marshalla. O tři roky později režíruje svou druhou hru Les Poupées, nejprve v Avignonu a poté v Paříži. Ve stejném roce vydal román nazvaný Aime-moi vite. V roce 1997 natočil Martin Provost svůj první celovečerní film Tortilla y cinema, komedii, která se odehrává v opuštěném buržoazním bytě v 16. pařížském obvodu. V roce 2002 píše scénář k dalšímu filmu, který sám režíruje, Le Ventre de Juliette. Je to příběh o vztahu mezi rodiči a dětmi zachycený na osudu mladé dospívající dívky, opuštěné otcem, která se ocitne v jiném stavu. K režii se Martin Provost znovu vrátil o pět let později, kdy vznikl jeho snímek Séraphine s Yolande Moreau. Jeho festivalový film Violette, který se na plátnech objevil v roce 2013, vypráví o setkání a intenzivním vztahu mezi Violette Leduc, která se narodila jako nemanželská dcera na počátku minulého století, a Simone de Beauvoir. (Festival Francouzského Filmu)