Martin Schwartengräber wuchs in Warendorf, Westfalen, auf und ist seit 1982 als Schauspieler und Regisseur an verschiedenen Theatern tätig, u. a. in Berlin, Stuttgart, Innsbruck, Linz, Würzburg, Lübeck und Osnabrück. Er war Gründer und Leiter zweier freier Theater. Wichtige Rollen waren für ihn bisher Cyrano in cyrano de bergerac, George in wer hat angst vor virginia woolf, Alfred Ill in der besuch der alten dame, Maurerpolier John in die ratten, Mackie Messer in die dreigroschenoper, Harry Frommermann in die comedian harmonists, Dorfrichter Adam in der zerbrochene krug, Jason in medea, Alceste in der menschenfeind, sowie die Titelrollen in lenz, egmont, gilgamesch, der könig von uruk und die Monologe die ilias und das gastmahl. 
Prägende und wichtige Begegnungen hatte er mit den Regisseurinnen und Regisseuren Horst und Sascha Hawemann, Annette Pullen, Kai Festersen, Karst Woudstra, Rosee Riggs, Hansgünther Heyme, Thomas Krupa sowie mit Yoshi Oida.

Seit der Spielzeit 16_17 ist Martin Schwartengräber im Schauspielensemble des tfn. Hier gab der seinen Einstand als Geert von Innstetten in effi briest. Seither wer er u. a. als Harro Hassenreuter in die ratten, als Nathan in nathan der weise, als Älterer Orhan in pera pallas, als Frosch in die fledermaus, als Judas im Monolog judas, als Götz in der teufel und der liebe gott, als Gruppenführer Erhardt in sein oder nichtsein und als Frayne in endstation zu sehen.
In der Spielzeit 25_26 ist er unter anderem als Dorfrichter Adam in der zerbrochne krug und als Herr Schwartengräber in ewig jung zu sehen.