Finissant du Conservatoire d’art dramatique de Montréal en 1994, Martin-David Peters connaît une carrière prolifique. À ses débuts, on l'a vu sur le petit écran dans Jamais deux sans toi ainsi que dans la populaire série jeunesse La Princesse astronaute. Au théâtre, il foule les planches du TNM (Vu du pont) et du Théâtre Jean-Duceppe (Des souris et des hommes). Il participe également à la pièce événement M'appelle Mohamed Ali sous la direction de Tatiana Zinga Botao et Philippe Racine, et au spectacle bouleversant Aux grands maux, le grands discours (Les Agents Doubles Productions).
À l’écran, on a pu le voir dans Série noire, Nouvelle adresse, Blue Moon et Cheval-Serpent. Martin-David fait partie de la série dramatique Fragile (où il obtient une nomination aux prix Gémeaux en 2020). Ses projets s’enchaînent en 2021, il décroche un rôle dans Après, L’homme qui aimait trop, Plan B et l’originale série Audrey est revenue (nomination aux Gémeaux en 2022). Il campe ensuite le rôle de l'avocat Frédéric Legrand dans la série quotidienne Indéfendable pendant deux saisons (nominations aux Gémeaux en 2023 et 2024).
Au cinéma, il joue dans le long-métrage Nitro d’Alain Desrochers et dans À tous ceux qui ne me lisent pas de Yan Giroux. En 2022, il incarne Jean-Marc dans le film primé de Stéphane Lafleur, Viking.
Une escale à Toronto au début des années 2000 ne le laisse pas inactif, où il est de la distribution de nombreuses pièces du Théâtre français de Toronto.
Après une formation en scénarisation à L’INIS (2004), Martin-David sort en 2021 son premier livre chez Leméac, Clark ou La peau de l’ours, un récit qui appelle au rejet des stéréotypes.
