Martin Bouchard a obtenu les diplômes de B.Ing., M.Sc.A. et Ph.D. en génie électrique de l'Université de Sherbrooke (Sherbrooke, Qc., Canada) en 1993, 1995 et 1997, respectivement. Il a oeuvré au sein d'un groupe d'instrumentation chez Bechtel-Lavalin en 1991 pour la construction de l'aluminerie Lauralco (maintenant Alcoa, Deschambault-Grondines, Qc., Canada), et chez CAE Électronique (Montréal, Qc., Canada) en 1992-1993 pour le développement de code embarqué dans un système visuel de simulateur de vol. De 1993 à 1997, il a travaillé en tant qu'ingénieur de recherche à l'Université de Sherbrooke pour la mise en oeuvre en temps réel de contrôleurs numériques adaptatifs. De 1995 à 1997, il a aussi oeuvré en tant qu'ingénieur de traitement des signaux et chercheur chez SoftdB Inc. (Québec, Qc., Canada), qu'il a cofondée et qui est toujours en activité aujourd'hui.
En janvier 1998, il s'est joint à l'École de science informatique et de génie électrique à l'Université d'Ottawa (Ottawa, On., Canada), initialement en tant que professeur adjoint puis ensuite en tant que professeur associé (2002) et professeur titulaire (2008). Il fut aussi directeur par intérim de l'École pendant 12 mois en 2005, coordonnateur des programmes de 2e et 3e cycles en génie électrique et génie informatique de 2001 à 2003, directeur associé de l'Institut conjoint Ottawa-Carleton pour le génie biomédical de 2007 à 2009, et secrétaire de la Faculté de génie de 2007 à 2010. De 2011 à 2014, le professeur Bouchard a été le doyen associé de la Faculté des études supérieures et postdoctorales.
Le professeur Bouchard fut le récipiendaire en 2007 du prix John -V.- Marsh pour l'excellence en enseignement de la Faculté de génie de l'Université d'Ottawa. Au fil des années le professeur Bouchard a effectué des travaux de recherche en collaboration avec des partenaires privés et gouvernementaux tels que le Centre de recherche sur les communications (CRC, Ottawa, On., Canada), DevBrio Inc. (Gatineau, Qc., Canada), IWatchLife Inc. (Ottawa, On., Canada), Siemens Audiologische Technik GmbH (Erlangen, Germany), SoftdB Inc. (Québec, Qc., Canada), Nortel (Ottawa, On., Canada) et Bell Canada (Ottawa, On., Canada). Il a de plus effectué des activités de consultation avec Prospectair (Gatineau, Qc., Canada), THEM-Geophysics (Gatineau, Qc., Canada), Orica Mining Services (Brownsburg, Qc., Canada), le Centre de recherche sur les communications (CRC, Ottawa, On., Canada), et Lumic Electronics (Ottawa, On., Canada). Il fut également sur le conseil consultatif de Thunder Creative Technologies Inc. (Malibu, CA, É.U.).
Le professeur Bouchard fut membre du comité technique Speech and Language Technical Committee (SLTC, IEEE Signal Processing Society, 2009-2011), éditeur associé pour le journal EURASIP Journal on Audio, Speech and Music Processing (2006-2011), et éditeur associé pour le journal IEEE Transactions on Neural Networks (2008-2009). Il a également contribué en tant qu'examinateur pour de nombreux journaux et conférences. Il est membre titulaire de l'Ordre des Ingénieurs du Québec (OIQ), membre senior de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) et membre titulaire de l'Audio Engineering Society (AES). Le professeur Bouchard a supervisé plus de 30 étudiants aux cycles supérieurs ou stagiaires postdoctoraux, et il a publié plus de 35 articles de journaux et 70 articles dans des comptes-rendus de conférences. Ses intérêts de recherche actuels sont les méthodes de traitement des signaux en général (en particulier pour la parole, l'audio et l'acoustique), le rehaussement de parole et de signaux (réduction de bruit monaural et binaural, estimation de densité spectrale, traitement d'antenne microphonique, séparation de sources à l'aveugle), le traitement du signal pour potentiels auditifs évoqués par la parole, et la classification de sons.