Martinho Dias foi professor de Artes Visuais até 2009, ano em que passou a dedicar-se inteiramente à atividade artística. Ilustrou diversos li vros de literatura infanto-juvenil tendo participado, em 2003, na Bienal de Ilustração de Bratislava.
Em 1999 é um dos representantes de Portugal no concurso The Winsor & Newton Worldwide Millennium Painting Competition, com exposição em Londres, Estocolmo e Nova Iorque.
Entre 2003 e 2005, realiza a obra fotográfica Two Parts Invention, em parceria com o artista e compositor alemão, Peter Ablinger, que viria a ser mostrada pela primeira vez em 2008, na exposição arte x arte – Bogotá’08, Colômbia, a convite de Max Steven Grossman.
Em 2005 participa em Imagens Projectadas # instalações sonoras, Lisboa, numa organização do escritor e crítico musical Rui Paes. Alguns dos seus projetos, nomeadamente Pinturas Escritas e Pangea, contaram com a participação de personalidades de áreas diversas, sobretudo da música, como o Maestro António Victorino D’Almeida, Eurico Carrapatoso ou a cantora Amélia Muge, o músico espanhol Kepa Junkera, o artista e performer italiano Alzek Misheff, para além de Peter Ablinger, Gianluigi Trovesi, Pauline Oliveros, Paulo Cunha e Silva, Bill T Jones, entre outros.
Em 2006, o artista faz a sua primeira exposição individual no Brasil, em São Salvador da Bahia, na Galeria Cañizares.
Em 2007 vence (exequo) o 1º Prémio, Corpo em Expressão, pelo Espaço Servartes, Porto e participa na ArtMADRID, pela Galeria António Prates. Em 2011, participa na feira ART PARIS, Grand Palais, pela Saatchi Art.
Em 2012 recebe do Município da Trofa, a “Medalha de Mérito Cultural” e representa Portugal no 10º Simpósio Artístico Internacional, em Saarbrücken, na Alemanha. Ainda no mesmo ano o seu trabalho esteve em destaque na rubrica semanal do curador Chenoa Solis, na Saatchi Art Gallery, de Londres.
Entre 2013 e 2017, participa como convidado na bienal internacional Isola dei Colori, Sardenha – Itália.
Em 2014, a sua primeira obra em vídeo, PANGEA, (50’) estreia-se na bienal SCHOK’2014, na Holanda, a convite do seu diretor, Jaap Borgers. Um ano mais tarde é convidado pela Artkate Galerie, Berlim, a participar na exposição ATTITUDES.
A propósito da exposição individual MARTINHO DIAS: 005-015, no Museu Municipal de Espinho, 2015, Martinho é convidado pelo escritor Valter Hugo Mãe para o seu programa na Porto Canal. Ainda em 2015, é convidado para a rubrica Inside the Studio, da Saatchi Art, Londres. No mesmo ano, a Galeria MAC – Movimento Arte Contemporânea, Lisboa, atribui-lhe os prémios “MAC’2015 Hilário Teixeira Lopes”, e em 2018, o “Prémio MAC’ 2018 Prestígio”.
Em 2020, mostra a exposição Penas, no Centro Cultural e Congressos de Caldas da Rainha. No mesmo ano, Martinho Dias é convidado por Stella Jurgen para o seu programa televisivo Stella’s Studio, na Camões TV, em Toronto. É ainda convidado a intervir na bienal SCHOK’2020, na Holanda e a integrar a residência artística Maison de l’Artiste – Piazza Armerina, Itália. Ambas as atividades acabariam por ser canceladas devido à pandemia COVID-19.
Em 2021, para além de obras e entrevista publicadas na OBSESSED with ART, EUA, participa no projeto coletivo # 365daysafter, organizado pela associação artística ucraniana MOKONSHU, Kiev. A convite da Organização Internacional Virtual Educa, realiza uma obra e posterior edição serigráfica, no âmbito do maior congresso internacional sobre Educação: Congresso Global – Virtual Educa 2021. No final desse ano, grava conversa com Rui Reininho, do grupo Pop-rock GNR, para uma série de programas sobre artistas portugueses, Ofício da Solitude, do realizador e produtor, Fernando Augusto Rocha.
Em julho de 2022, Martinho Dias inaugura a sua nova exposição individual Allegro ma non troppo, na galeria O Rastro, Figueira da Foz.