Martin tutki ennen kaikkea uskonnonfilosofiaa sekä myös tieteenfilosofiaa ja oikeusfilosofiaa. Martin julkaisi useita kirjoja ja artikkeleita, joissa hän puolusti ateismia sekä esitti useita argumentteja jumalan olemassaoloa vastaan. Martinin Atheism: A Philosophical Justification (1990) on tunnettu ateismin filosofian esitys.
Teokset
Foster, Marguerite H. & Martin, Michael L.:Propability, Confirmation and Simplicity: Readings in the Philosophy of Inductive Logic.New York:Odyssey Press, 1966.
Concepts of Science Education: A Philosophical Analysis. Chicago: Scott-Foresman, 1972.
Social Science and Philosophical Analysis: Essays on The Philosophy of The Social Sciences. Washington, D.C.: University Press Of America, 1978.
The Legal Philosophy of H.L.A. Hart: A Critical Appraisal. Philadelphia: Temple University Press, 1987.
The Case Against Christianity. Philadelphia: Temple University Press, 1991.
Readings in the Philosophy of Social Science. Cambridge: The MIT Press, 1994. (Yhdessä L. McIntyren kanssa.)
The Big Domino in The Sky and Other Atheistic Tales. Buffalo: Prometheus Books, 1996.
Legal Realism: American and Scandinavian. New York: Peter Lang, 1996.
Atheism, Morality, and mMeaning. (Prometheus Lecture Series)Buffalo, New York:Prometheus Books, 2003.ISBN1573929875Teoksen verkkoversio.
(toim.):Ateismi. ((The Cambridge Companion to Atheism, 2007.) Suomentaneet Tapani Hietaniemi ja Jussi K. Niemelä)Tampere:Vastapaino, 2010.ISBN978-951-768-311-1
↑Suomentajan jälkisanat teoksessa Baggini, Julian:Ateismi: Lyhyt johdanto. ((Alkuteos: Atheism: A Very Short Introduction, 2003.) Suomentaneet Erkki Hartikainen, Suvi Laukkanen ja Paula Vasama)Kustannus Oy Vapaa Ajattelija, 2005.ISBN951-98702-1-0