Мартин Донован родился с фамилией Смит 19 августа 1957-го в Резеде, Калифорния, США. Будучи одним из четверых детей в семье, он относился к представителям американского среднего класса и вырос по канонам католической церкви. Донован два года проучился в лос-анджелесском Pierce колледже, а затем комбинировал учебу в американской консерватории театрального искусства с выступлениями в театральной компании Лос-Анджелеса, где сыграл в пьесах Брендана Биэна «Richard's Cork Leg» и Брехта «Частная жизнь расы господ».
Он и его жена Вивиан Ланко в 1983-м переехали в Нью-Йорк Сити. Донован перебивался случайными заработками, такими, как установка драпировок, чтобы поддержать семью, и стал членом Театра Cacaracha на Гринвич Стрит.
За роль в хвалебном критиками сериале «Косяки» актер удостоился чести стать номинантом на приз «SAG» в категории «Выдающаяся игра актерского ансамбля комедийного сериала». А за исполнение почитателя бунтарки Изабель Арчер в мелодраме «Портрет леди», с Николь Кидман в главной роли, Донован выиграл премию Национального общества кинокритиков за «лучшую мужскую роль».
Донован был замечен на съемках триллера «Охранник» вместе с Кифером Сазерлендом и Майклом Дугласом, а также в семейной тяжелой драме «Душа тишины» с Эди Фалько. В 2007-м к его ролям добавилось участие в ужастике Грегори Джейкобса «Призраки» с Эмили Блант и Эштоном Холмсом.
Вместе с Вирджинией Мэдсен актер исполнил главную роль в хорроре Питера Корнвэлла «Призраки в Коннектикуте» в 2009-м. А на 2010-й намечен выход психологического триллера «Немыслимое» с его участием и с такими звездами, как Сэмюэл Л. Джексон и Майкл Шин.
Одна из последних телевизионных работ Донована – главная роль в сериале Showtime «Мастера ужасов» в эпизоде «Право на смерть», участие в драме «Р.Ф.К. (Роберт Фитцжеральд Кеннеди)» и сериале Fox «Пасадена». Другие телепроекты, где задействован актер, – фильмы «Эми и Изабель», «Великий Гэтсби» и военная драма о событиях Второй Мировой войны «Когда молчат фанфары».
Донован женат на актрисе Вивиан Ланко с 1984-го. У пары есть двое сыновей. Сейчас он и его семья живут в Ванкувере, Канада.