Rīgas Industriālā politehnikuma Ķīmijas nodaļas 1957. gada absolvents.
Mārtiņš Kalniņš beidzis tehnikuma Ķīmijas nodaļu (1957), RPI Ķīmijas fakultāti (1962), papildinājis zināšanas Ziemeļkalifornijas Universitātē ASV (1983), Karaliskajā Tehniskajā institūtā Stokholmā (1990), Kaseles Tehniskajā universitātē Vācijā (1993, 1994–1996). Ķīmiķa un rūpnieka Mārtiņa Kalniņa dēls. Ķīmijas zinātņu kandidāts (1968), tehnisko zinātņu doktors (1986), Dr. habil. sc. ing. (1992). Latvijas ZA akadēmiķis (1992). Saņēmis LPSR Valsts prēmiju (1972), G. Vanaga balvu (2000). RPI Organiskās ķīmijas tehnoloģiju (polimēru tehnoloģiju) katedras asistents (1963–1964), aspirants (1964–1968), vecākais pasniedzējs (1968–1969), docents (1969–1987), profesors (no 1987). Polimēru ķīmijas tehnoloģijas katedras Starpnozaru rūpnieciskās ķīmizācijas laboratorijas vadītājs (1967–1968), katedras vadītājs (1976–1994). RTU Polimermateriālu institūta direktors (no 1994). LZA Senāta loceklis (1995–1998), Latvijas Zinātņu padomes Tehnoloģiju zinātnisko pamatu nozares ekspertu komisijas priekšsēdētājs (no 1992), RTU Ķīmijas inženieru promociju padomes priekšsēdētājs (no 1993). Žurnāla „Mechanics of Composite Materials” redakcijas loceklis (no 1992), „International Journal of Adhesion&Adhesises” redakcijas loceklis (no 1992). Publicējis vairāk nekā 500 zinātnisko rakstu.
