В 1958 году окончил Киевский театральный институт имени Карпенко-Карого, после чего стал работать в Крымском русском театре. Николаю Сергеевичу удалось стать ведущим артистом этого театра. На его подмостках он сыграл в таких спектаклях, как «Таня», «Ромео и Джульетта», «Каменный властелин» и «Уриэль Акоста». Возможно, Мартон и дальше бы работал в труппе Крымского театра, но во время гастролей в Ленинграде на талантливого артиста обратили внимание и пригласили в Александринский театр.
На подмостках Александринского театра Николай Сергеевич сыграл множество превосходных ролей, среди которых: Альбер – в постановке «Скупой рыцарь», Фабиано Фабиани – в «Марии Тюдор» и Антуан де Сент-Экзюпери – в спектакле «Жизнь Сент-Экзюпери».
В Александринском театре Мартон зарекомендовал себя как превосходный разноплановый и острохарактерный артист. За годы работы на сцене он исполнил огромное количество ролей: фат Вагин – в постановке «Дети солнца», граф Шабельский – в «Иванове», стрелочник Эльберт – в спектакле «Маленький вокзальчик», Земляника – в постановке «Ревизор».
Кинокарьера Николая Мартона началась с роли полковника СС в легендарной лирической мелодраме Владимира Мотыля «Женя, Женечка и “Катюша”». Картина имела большой успех – её посмотрели почти 25 миллионов человек. В том же году актёр принял участие в исторической ленте Адольфа Бергункера «Мятежная застава».
Затем Мартон долгое время не снимался и только в 1981 году вернулся в кино. Возвращение актёра пришлось на телесериал Григория Никулина «20 декабря».
В 1986 году на экраны вышел мюзикл «Прекрасная Елена», в котором артист исполнил одну из ролей. Следующей его киноработой стала роль в детективной драме Олега Рябоконя «Физики».
Позднее фильмография актёра пополнилась такими фильмами и телесериалами, как «Дело Сухово-Кобылина», «Вовкулакия, или Загадка доктора Никодима», «Две дуэли», «Ниро Вульф и Арчи Гудвин», «Прямохождение» и «Золотое сечение».
