Martin Sprenger studierte Medizin an der Medizinischen Universität Wien und der Karl-Franzens-Universität Graz, wo er 1994 promovierte. Es folgten vier Jahre Turnusausbildung in der Steiermark und zwei Jahre (1999-2000) als Assistent- und Notarzt an der Chirurgie des LKH Weiz.
2001-2002 absolvierte er eine Ausbildung zum Master of Public Health am Department of Community Health in Auckland, Neuseeland. Zurück in Österreich übernahm er 2002 zuerst die Stelle eines wissenschaftlicher Koordinator und ab dem Jahr 2010 die Leitung des ULG Public Health an der MedUni Graz.
Zwischen 2002 und 2009 war Martin Sprenger als Allgemeinmediziner ehrenamtlich für die Caritas Marienambulanz in Graz tätig.
2007 bis 2012 arbeitete er im Projektteam zur Umsetzung der Pflichtfamulatur Allgemeinmedizin an der MedUni Graz mit.
2005 bis 2013 war Martin Sprenger Vorstandsmitglied der Steirischen Akademie für Allgemeinmedizin (STAFAM) und seit 2014 ist er Mitglied der Tiroler Gesellschaft für Allgemeinmedizin (TGAM). Ebenfalls seit 2014 ist er Mitglied des European Forum for Primary Care (EFPC).