Lisans eğitimini çevre çalışmaları alanında Santa Cruz Kaliforniya Üniversitesi'nde tamamladı. Berkeley Üniversitesi'nde coğrafya alanında yüksek lisans ve doktora dereceleri aldı. Aynı zamanda ilk kitabı olan doktora tezinde, Filipinler'de Kuzey Luzon'un dağlık bölgelerinde ekonomik kalkınma, çevresel tahribat ve kültürel değişim arasındaki etkileşimi inceledi.
Daha sonraları dikkatini küresel coğrafya meselelerine çeviren Lewis, Karen Wigen ile birlikte Kıtalar Miti: Bir Metacoğrafya Eleştirisi'ni kaleme aldı. Coğrafya, çevre sorunları, dil, tarih konularında muhtelif eserlerin ve ders kitaplarının ortak yazarıdır. Daha önce George Washington Üniversitesi ve Duke Üniversitesi'nde çalışan Martin W. Lewis, 2002 yılından bu yana Stanford Üniversitesi Tarih Bölümü'nde kıdemli öğretim görevlisi olarak Uluslararası Tarih alanında dersler veriyor.
