มาร์ติน ชีน ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลเอ็มมี่สองครั้งซ้อน จากการเป็นแขกรับเชิญในซีรีส์คอมเมดี้เรื่อง Two and a Half Men นำแสดงโดยลูกชายของเขา ชาร์ลี ชีน และอีกหนึ่งรางวัลจากบทนำในซีรีส์เรื่องดังทาง NBC เรื่อง The West Wing อำนวยการสร้างโดยแอรอน ซอร์กิน ระหว่างเจ็ดปีของตำแหน่ง President Josiah Bartlet ชีนยังได้รับรางวัลลูกโลกทองคำสาขา Best Actor in a Drama Series และได้เข้าชิงสี่รางวัล ลูกโลกทองคำ และเข้าชิงห้ารางวัลเอ็มมี่ในสาขาเดียวกัน นอกจากนั้นเขายังได้รับเกียรติจากสี่รางวัล Screen Actors Guild Awards: สองรางวัลด้าน Best Male Actor in a Drama Series และอีกสองรางวัลร่วมกับเพื่อนดาราใน The West Wing สาขา Outstanding Ensemble in a Drama Series
ชีนได้รับรางวัลเอ็มมี่ครั้งแรกในปี 1994 จากบทแขกรับเชิญในซีรีส์คอมเมดี้เรื่อง Murphy Brown ก่อนหน้านั้นเขาได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลเอ็มมี่จากการรับบทนำใน The Execution of Private Slovik ได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลลูกโลกทองคำจากการรับบทเป็นจอห์น ดีนใน Blind Ambition และบทจอห์น เอฟ เคเนดี้ใน Kennedy
ชีนได้รับความสนใจจากนักวิจารณ์เป็นครั้งแรกเมื่อเขาแสดงในละครบรอดเวย์เรื่อง The Subject Was Roses ต่อมาเขาได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลลูกโลกทองคำเมื่อรับบทเดิมในเวอร์ชั่นภาพยนตร์ของละครในปี 1968
ต่อมาชีนได้รับการชื่นชมครั้งแรกจากการรับบทฆาตกรต่อเนื่องจอมโหด คิท คาร์รูเธอร์สในหนังของเทอร์เรนส์ มาลิคส์ Badlands และจากบทกัปตันวิลลาร์ดผู้ลึกลับ ในหนังของตำนานสงครามเวียดนามของฟรานซิส ฟอร์ด คอพโพล่า ใน Apocalypse Now ผลงานโดดเด่นในภาพยนตร์ของเขายังรวมไปถึงหนังของริชาร์ด แอทเทนเบิร์ก ที่ได้รับรางวัลออสการ์สาขา Best Picture เรื่อง Gandhi หนังของโอลิเวอร์ สโตนเรื่อง Wall Street หนังของร็อบ ไรเนอร์ เรื่อง The American President เขียนบทโดยแอรอน ซอร์กิน และหนังของสตีเวน สปีลเบิร์ก เรื่อง Catch Me If You Can
ภาพยนตร์ของชีนรวมไปถึงหนังของเกรกอรี่ เนวาเรื่อง Bordertown แสดงกับเจนนิเฟอร์ โลเปซ และแอนโทนิโอ แบนเดอราส, เรื่อง Talk to Me กำกับฯ โดยคาซี เลมมอนส์ และนำแสดงโดยดอน ชีเดล และเรื่อง Bobby ซึ่งชีนรวมอยู่ในทีมดาราภายใต้การกำกับฯ ของลูกชายของเขา เอมิลิโอ เอสเตเวส
