Zahrál si ve filmech jako Na sever severozápadní linkou Alfreda Hitchcocka nebo Zločiny a poklesky Woodyho Allena. Svého jediného Oscara dostal v roce 1994 za vedlejší roli ve snímku Ed Wood, kde pod vedením režiséra Tima Burtona ztvárnil postavu maďarské herecké hvězdy němé éry Bely Lugosiho.

Landau je známý také ze seriálu Mission: Impossible, který mu v roce 1968 vynesl Zlatý glóbus pro nejlepšího televizního herce.

Mezi fanoušky sci-fi seriálu Star Trek je známý díky roli, kterou odmítl, totiž roli pana Spocka, důstojníka hvězdné lodi USS Enterprise s typickýma špičatýma ušima.

"Pracovat s Martinem Landauem na Ed Woodovi byla radost. Jak talentovaný, milý a šlechetný herec," napsala na twitteru herečka Patricia Arquetteová.