A megoszlási kromatográfia azon alapul, hogy valamely keverék összetevői eltérő mértékben oldódnak két, egymással nem elegyedő folyadékban. Az egyik folyadékot valamilyen finom eloszlású szilárd anyag felszínén rögzítik (erről az erős adszorpció gondoskodik), míg a másik folyadék átfolyik a szilárd részecskék közti hézagokon. Az az anyag, amelyik jobban oldódik a mozgó folyadékban, gyorsabban mozog előre az áramlás irányában, mint az a másik, amelynek az álló folyadékhoz nagyobb az affinitása. Martin és A. T. James 1953-ban közreműködött a gázkromatográfia tökéletesítésében: ebben az eljárásban gőzök válnak szét eltérő abszorpciójuk miatt a porózus szilárd anyagon.
Martin 1946-ban a nottinghami Boots Pure Drug Company biokémiai
kutatásainak a vezetője lett, ebben a beosztásban
dolgozott 1948-ig, ekkor a Brit Orvosi Kutatási Tanács állományába
nevezték ki. 1959-től 1970-ig az Abbotsbury Laboratories,
Ltd. igazgatója volt.