Martin Grohe erhielt 1999 den Heinz Maier-Leibnitz-Preis für seine Leistung auf dem Gebiet der Mathematik.
Martin Grohe studierte Mathematik in Freiburg, promovierte dort 1994 und kehrte nach Forschungsaufenthalten an der University of California at Santa Cruz und an der Stanford University nach Freiburg zurück, wo er sich im Jahr 1998 habilitierte. Martin Grohe hat bereits sein Forschungsgebiet, die endliche Modelltheorie, geprägt. So löste er im Rahmen seiner Dissertation vollständig das sogenannte Hierarchieproblem für Fixpunktlogiken, bei dem über ein Jahrzehnt hinweg nur bruchstückartige Erkenntnisse erzielt worden waren.