Итак, Долан просил Нэн подписать контракт с кинокомпанией 'Fox Studios', но молодая актриса, чье сердце принадлежало театру, вместо этого отправилась в Нью-Йорк (New York) и продолжала совершенствовать свое актерское мастерство в театральной школе Макса Рейнхардта (Max Reinhardt). Она дебютировала на Бродвее (Broadway) в 1950 году, сыграв в пьесе 'История для воскресного вечера' (A Story for a Sunday Ev ning), которая, правда, выдержала только 11 представлений – через неделю ее сняли. В 1955 году состоялся телевизионный дебют Мартин в телешоу 'Студия 57' (Studio 57), а год спустя Нэн сыграла свою первую роль в кино, в драме 'Человек в фланелевом сером костюме' (The Man in the Gray Flannel Suit, 1956). Среди других ее работ в кино - роли в криминальной драме 'Грабитель' (The Mugger, 1958), экранизации шекспировской трагедии 'Гамле т' (Hamlet, 1964), драме 'Другая сторона Горы' (The Other Side of the Mountain), комедиях 'Доктор Детройт' (Doctor Detroit, 1983) и 'Весь я' (All of Me, 1984), и фильме ужасов 'Кошмар на улице Вязов 3: Воины сна' (A Nightmare on Elm Street 3: Dream Warriors, 1987), где Нэн сыграла Аманду Крюгер (Amanda Krueger), мать убийцы из снов Фредди Крюгера (Freddy Krueger). Актрисе вообще часто приходилось играть матерей в самом широком диа азоне жанров.
Она продолжала играть на Бродвее и особенно часто снималась в телевизионных сериалах, включая 'Сумеречную зону' (The Twilight Zone), 'Неприкасаемых' (The Untouchables), популярный ситком 'Мистер Саншайн' (Mr. Sunshine), мини-сериал 'Поющие в терновнике' (The Thorn Birds), мыльную оперу 'Санта-Барбара' (Santa Barbara), 'Шоу Дрю Кери' (The Drew Carey Show), медицинские драмы 'Бен Кейси' (Ben Casey) и 'Скорая помощь' (ER), фантастический сериал 'Звездный путь: Следующее поколение' (Star Trek: The Next Generation), детектив 'Коломбо' (Columbo), драмы 'Золотые девочки' (The Golden Girls) и 'Части тела' (Nip/Tuck). Ее последней работой стал телевизионный триллер 'Миссис Харрис' (Mrs. Harris, 2005).
Нэн Мартин умерла 4 марта 2010 года, в своем доме в Малибу, штат Калифорния (Malibu, California), в возрасте 82 лет, от осложнений эмфиземы легких