Martin Smolka étudie la composition à l'Académie de Musique de Prague avec Jiri Pauer et Ctirad Kohoutek, et prend des cours particuliers avec Marek Kopelent. Son travail s'inscrit dans la tradition du post-webernisme, du minimalisme, de la microtonalité, de la musique expérimentale américaine et de l'école polonaise. 

En 1983, il fonde l’ensemble Agon avec Miroslav Pudlák et Petr Kofroň, spécialisé dans la musique contemporaine non conventionnelle, dont il est le directeur artistique et le pianiste jusqu'en 1998. L'Ensemble Agon devient un important médiateur de l'avant-garde musicale mondiale sur la scène tchèque, alors dominée par le modernisme d’état en vigueur.

Dans le cadre des projets de l'Ensemble Agon, Martin Smolka mène des recherches sur la musique en quarts de tons écrite par les élèves d'Aloïs Hàba, sur la musique des années 60 à Prague. 

Au cours des années 90, Smolka s'intéresse aux techniques instrumentales et aux sources sonores insolites (instruments désaccordés, gramophones, objets divers jouant le rôle de percussion, instruments et système harmonique créés par Harry Partch, etc) dans le but de styliser les sons naturels et urbains. Il considère certaines de ses compositions datant de cette période comme des "photographies sonores" (par exemple, L'Orch pour L'Orch est en partie une image sonore des bruits nocturnes d'une gare de triage). Il focalise ensuite son travail sur l'incorporation d'éléments de musique traditionnelle, qu'il déforme selon les principes de la microtonalité et qu'il organise selon le mode du collage (Remix, Redream, Reflight).

Martin Smolka reçoit une reconnaissance internationale. De nombreux ensembles lui passent commande (2e2m, le Quatuor Arditti, ou le Neue Vokalisten Stuttgart), et ses œuvres sont jouées dans des festivals tels que le Festival d'Automne de Varsovie (1987), Donaueschingen Musiktage (1992), la Biennale de Berlin (1993 et 1997), Nov-Antiqua à Cologne (1996), Bang-on-a-can-Marathon de New York (1996), et Wittener Tage für Neue Kammermusik (1999). 

En 2003, il enseigne la composition à l'Académie de musique et des arts du spectacle Janáček de Brno.

Martin Smolka est également le co-auteur, avec Petr Kofroň, du livre Graphic Scores and Concepts.

Ses œuvres sont publiées par Breitkopf & Härtel.