Né en 1972 dans le quartier Rosemont à Montréal, Martin Dubreuil est un acteur récompensé pour une multitude de ses rôles au Québec comme à l'étranger. Autodidacte, il fait ses premiers pas au début des années 90 dans des courts métrages de tout acabit. Au début des années 2000, Pierre Falardeau lui offre des rôles dans ses trois derniers films: Elvis Gratton II et III et 15 février 1839.
On peut le voir dans bon nombre de séries télévisées comme Fatale Station, Victor Lessard, Trop, Les pays d’en haut, Les honorables, Toute la vie et Bête noire. Il est de la distribution de Piégés, une série à suspens diffusée sur le web. Plus récemment, on le vois dans Motel Paradis, À coeur battant, Ixe-13 et La collecte.
En 2010, il se fait remarquer avec son rôle d'Anthony Lemaire, dans Les 7 jours du talion de Podz, d'après le roman de Patrick Senécal, pour lequel il est nommé au Jutra dans la catégorie Meilleur acteur de soutien. Puis, toujours en 2010, il est nommé au Genie Awards pour le film 10 et demi de Podz. On a également pu le voir dans le rôle de Félix dans le film Félix et Meïra de Maxime Giroux, en 2015. En 2017 et 2019, il reçoit deux Prix Hommage (Festival Regard, 2017 - Festival Longue vue sur le court, 2019) pour sa contribution exemplaire au cinéma de la relève.
En 2019, il décroche l'Iris de la Meilleur interprétation masculine - rôle principal pour son interprétation du poète Yves Boisvert dans le film À tous ceux qui ne me lisent pas, de Yan Giroux. Il monte cette même année sur les planches dans la pièce Parce que la nuit à l’Espace Go mise en scène par Brigitte Haentjens. En 2021, il reprend le rôle d'Edwige Légaré dans la nouvelle adaptation de Maria Chapdelaine. Il est aussi de la distribution des films La contemplation du mystère et Soumissions. Il apparait dans le film de Bernard Émond, Une femme respectable. Finalement, il est co-fondateur et parolier du groupe de rock Les Breastfeeders.
