Martin Vetterli a commencé sa carrière en tant que Professeur assistant et associé en génie électrique à l’Université de Columbia à New York. En 1993, il est devenu Professeur associé puis Professeur titulaire au département de génie électrique et d’informatique de l’Université de Californie à Berkeley.
En 1995, il rejoint l’EPFL en tant que Professeur titulaire. Il occupe alors plusieurs postes à l’EPFL, dont Chair of Communication Systems et directeur fondateur du Pôle de recherche national sur les systèmes d’information et de communication mobiles (NCCR-MICS). De 2004 à 2011, il a été vice-président de l’EPFL pour les affaires internationales, et de 2011 à 2012, il a été doyen de la Faculté des sciences de l’informatique et de la communication. De 2013 à 2016, il a été président du Conseil National de la Recherche des Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique et, depuis janvier 2017, il est président de l’EPFL.
Il travaille dans les domaines du génie électrique, de l’informatique et des mathématiques appliquées. Ses travaux portent sur la théorie des ondelettes et ses applications, la compression d’images et de vidéos, les systèmes de communication auto-organisés et les réseaux de capteurs, ainsi que sur les algorithmes rapides; donnant lieu à approximativement 170 articles, ainsi qu’à une cinquantaine de brevets ou demandes de brevets, conduisant à un transfert de technologie vers des entreprises technologiques ainsi qu’à la création de plusieurs start-ups.