Boursier puis assistant au sein de l’Institut de physique théorique et mathématique de l’UCL, Martin Buysse obtient son doctorat en physique des particules en 2003 (Dir: J-M Gérard). Après un séjour d’enseignement à l’Université catholique de Bukavu (Rép Dém du Congo), il est engagé à l’Institut supérieur d’architecture (ISA) Saint-Luc de Tournai où il dispense les cours de géométrie, d’analyse et de physique générale. Il assume également une charge d’encadrement à l’ULB puis d’enseignement aux FUCaM.
Il est désigné directeur de l’ISA Saint-Luc Tournai en 2010, quelques mois avant l’intégration de celui-ci à l’UCL, dans la nouvelle Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI). Il en devient vice-doyen, en charge du site de Tournai & des relations internationales, pour un mandat de trois ans. Depuis 2013, il enseigne la géométrie et l’analyse sur les trois sites de la faculté: Tournai, Bruxelles et Louvain-La-Neuve. En 2015, il parraine l’écrivain sud-africain André Brink, fait docteur honoris causa de l’UCL pour son combat contre l’apartheid.
Par ailleurs, Martin Buysse publie deux romans, La logique du sang (Prix 2017 des marins-pêcheurs guadeloupéens) et Muzungu (finaliste du Prix Horizon du 2è roman 2020), aux éditions Zellige en 2013 et 2019. Ils s'enracinent tous les deux dans un contexte politique sensible: la guerre israélo-palestinienne et le génocide au Rwanda. On y suit la piste d'un homme emporté dans un conflit qu'il ne connaît pas et qui finit par le broyer.