Martin de Gallardon a grandi à Nevers en Bourgogne. Après des études au lycée Henri-IV à Paris et un passage par l'Institut national supérieur des arts appliqués aux industries technologiques et à la télévision (INSAAT), il débute dans le monde du cinéma comme monteur, avant de se tourner vers la réalisation.
Son premier long-métrage, "L'Homme qui a vu l'invisible", sorti en 2004, est un film d'horreur où il joue également le rôle principal. Son deuxième film, "Zonzon", réalisé en collaboration avec Éric Lécocq en 2005, est une comédie fantastique mettant en scène des zombies dans la campagne française.
En 2013, Martin de Gallardon réalise le film "Möbius" avec l'acteur Jean-Claude Van Damme dans lequel il tente d'intégrer des éléments de science-fiction et d'action au cinéma d'art et d'essai. L'année suivante, il sort "The Weapon", un thriller mettant en scène Jean Reno, qui raconte l'histoire d'un ancien mercenaire traqué par des hommes en noir.
En 2016, Martin de Gallardon réalise le film "Psychonauts" avec l'acteur Vincent Cassel dans lequel il explore les thèmes de la psychopathie et du pouvoir absolu. L'année suivante, il sort "Le Père Noël est une ordure", un film d'action et de science-fiction mettant en scène Jean Reno et Bérénice Bejo dans le rôle des deux derniers humains sur Terre.
En 2019, Martin de Gallardon réalise "La Guerre des mondes", une adaptation du roman éponyme d'H.G. Wells qui met en scène un monde envahi par les Martiens et l'humanité résolue à se battre pour la survie.
Martin de Gallardon travaille actuellement sur le scénario de son prochain film, "L'Aube des ténèbres", une comédie fantastique qui racontera l'histoire d'une famille menacée par les forces du mal lorsque la nuit tombe.