A fost nominalizat de trei ori la Oscar şi a câştigat o singură dată pentru rolul din „Ed Wood”, de Tim Burton.
Martin Landau a devenit cunoscut cu personajul negativ din filmul lui Alfred Hitchcock, „La Nord, prin Nord-Vest”.
A fost nominalizat la premiile Emmy de cinci ori şi cele mai multe dintre personajele sale principale au fost în filme de televiziune, cel mai cunoscut fiind Rollin Hand, un maestru al deghizării în „Mission: Impossible” din anii 60. Mai târziu a petrecut câţiva ani jucând în „Space: 1999”, în care a avut-o ca parteneră pe Barbara Bain.
Francis Ford Coppola l-a distribuit în „Tucker: The Man and His Dream”, care i-a adus lui Landau prima nominalizare pentru cel mai bun rol secundar din cele trei. A fost, aşa cum a reamintit un jurnalist, prima dată când „acest puşti evreu din Brooklyn” a primit un rol în care interpreta viaţa unui evreu.
În comedia neagră din 1989 „Delicte şi fărădelegi/ Crimes and Misdemeanors” a lui Woody Allen a jucat cu succes un oftalmolog evreu, alături de Mia Farrow, Anjelica Huston, Jerry Orbach, Alan Alda, Sam Waterston şi Joanna Gleason. Acest rol i-a adus a doua nominalizare la Oscar pentru al doilea an consecutiv.
În 1994 a jucat rolul carierei, Bela Lugosi în filmul lui Tim Burton – „Ed Wood”. Landau a câştigat Oscarul pentru cel mai bun actor în rol secundar.
Martin Landau a câştigat notorietatea intepretând un personaj negativ care îi face treburile murdare ale lui James Manson în filmul lui Alfred Hitchcock, „La Nord, prin Nord-Vest”. A urmat rolul secundar din „Cleopatra” (1963) de Joseph L. Mankiewicz.
În ultimii ani, Martin Landau s-a făcut din nou remarcat în televiziune, graţie rolurilor din serialele „Entourage” şi „Without a Trace”.