Martin Fahlenbock 1991 és 2019 között az Ensemble Recherche fuvolaművésze volt, 2006 és 2016 között pedig az együttes vezetőségi tagjaként is tevékenykedett. Ebben az időszakban végzett munkáját világszerte adott koncertek és több mint 50 CD dokumentálja, melyek közül sok díjat is nyert. Ezt megelőzően 1987 és 1992 között a freiburgi Filharmonikus Zenekar helyettes szólófuvolistájaként, 1985 és 1987 között pedig a Hamburgi Szimfonikusok rendszeres vendége szólófuvolistaként, valamint gyakran lépett fel a frankfurti Ensemble Modern tagjaként.
Szólistaként többek között a Bajor Rádió Szimfonikus Zenekarával, a Berlini Német Szimfonikus Zenekarral, a SWR Freiburg és Baden-Baden Szimfonikus Zenekarával, illetve a Berlini Szimfonikus Zenekarral is fellépett. Martin Fahlenbock a 20. és 21. századi kamarazene elismert szakértője, és rendszeresen tagja a nemzetközi zeneszerzőversenyek zsűrijének. Világszerte tart mesterkurzusokat előadóművészek és zeneszerzők számára, különös tekintettel a kortárs zene értelmezésére és előadására. 2003-as alapításától 2014-ig vezetőségi tagként vett részt az Ensemble Recherche és a Freiburger Barockorchester által évente megrendezett Ensemble-Akademie Freiburg tartalmi és szervezési munkálataiban. 2014 és 2024 között Martin Fahlenbock a Berni Művészeti Egyetemen volt a fuvola, kamarazene és a „kortárs zene interpretációja” professzora.