Fill de família obrera, als catorze anys entrà a treballar com a escrivent a les oficines de la fàbrica de teixits La Blava, al seu poble natal, on treballà fins als quaranta-tres, circumstàncies que determinaren una formació autodidàctica, reforçada als dinou anys quan hagué de fer llit una llarga temporada per la tuberculosi, fet que li permeté llegir extensament.
Aquest origen determinà un dels eixos de la seva obra, el de les inquietuds socials, que conjuntament amb la temàtica existencial i fins a cert punt religiosa conformen els inicis de la seva obra, eminentment biogràfica i de marcat caràcter simbolista, en què també és recurrent el compromís amb el redreçament de la llengua i la cultura del país. Els primer reculls, Paraules al vent (1954, premi Ossa Menor) i Quinze poemes (1957), s’inscriuen en un vitalisme realista no exempt de preocupacions religioses, però en els títols posteriors, El poble (1966), La fàbrica (1972), s’incorporà al corrent del realisme històric. La voluntat de transformació social es traslladà també a l’activitat política des del PSUC i en les col·laboracions en les revistes Oriflama i Inquietud. Aquest vessant més activista restà estroncat a partir dels anys setanta, quan començà a patir les conseqüències de l’esclerosi múltiple que l’afectà progressivament, i repercutí d’una manera decisiva en la seva poesia, que esdevingué més introspectiva i intimista. D’aquesta dura experiència interior en surt amb un nou vitalisme paral·lel al que viu la societat catalana amb la recuperació de les seves llibertats polítiques. Mostres d’aquest tombant són els reculls Vint-i-set poemes en tres temps (1972), La pell del violí (1974), Quadern de vacances (1976), Crònica de demà (1977), Estimada Marta (1978, premi de la Crítica 1979) i L’hoste insòlit (1979).
A partir del 1980, la seva poesia es mou en una cruïlla de propostes: L’àmbit de tots els àmbits (1981, premi Ciutat de Barcelona) es construeix com un llibre d’exaltació i afirmació patriòtiques; en canvi, a Primer llibre de Bloomsbury (1982), reprengué l’exploració introspectiva d’una línia existencial. Andorra. Postals i altres poemes (1984) és un llibre desimbolt i amable, que contrasta amb Llibre d’absències (1985), on recollí la dolorosa experiència de la mort de la seva esposa el 1984, la superació de la qual testimonia a Els bells camins (1985 premis Salvador Espriu 1987 i Ciutat de Barcelona 1987), que té com a motius un nou amor, un segon matrimoni i una nova estabilitat.
A la segona meitat dels anys vuitanta s’inicia la darrera etapa, que és una nova mirada interior, en la qual s’acara amb el pas del temps i la proximitat de la vellesa en una etapa de balanç i reflexió de vida. El poeta s’arrecera en un vers greu i profund, únic espai i camí que li permet transitar per la seva vida: la memòria. Aquesta etapa comprèn, entre d’altres, Temps d’interluni (1990), Suite de Parlavà (1991, premi de la Crítica 1992), Un hivern plàcid (1994, premis Cavall Verd-Josep Maria Llompart 1994, de la Crítica 1994 i de la Institució de les Lletres Catalanes 1995), Nova antologia poètica (1997), Llibre de les solituds (1997, premi Crítica Serra d’Or de poesia i Nacional de Cultura de literatura el 1998), Haikús en temps de guerra (2002), en què recupera la veu crítica i Després de tot (2002, premi Laureà Mela), el darrer llibre publicat en vida. D’edició pòstuma són Quietud perduda (2004) i el parcialment inèdit Veu incessant (2013), escrit el 1954.
Aplegà el conjunt de la seva obra poètica fins aquest any en L’arrel i l’escorça, I (1975), El llarg viatge, II (1976, premi Lletra d’Or), Amb vidres a la sang, III (1977), Les clares paraules, IV (1980) i Per preservar la veu, V (1985). La incidència de la seva poesia arriba fins i tot a les escoles, com ho demostren els llibres Primavera (1978), Hivern (1980) i Bon profit! (1986, premi de Literatura Catalana de la Generalitat de Catalunya per a infants) entre d’altres. Conreà també la narració (Contes de la vida de R, 1978) i traduí del castellà, el francès i l’italià (A. de Saint-Exupéry, S. de Beauvoir, C. Lévi-Strauss, R. Barthes i Zola, etc.). Obertura catalana (1988), Defensa siciliana (1989), Joc d’escacs (1994), que unifica els dos anteriors, i Papers domèstics (1996) són proses en el gènere memorialístic i de dietari.
La recepció que de manera progressiva assolí la seva obra poètica converteix Miquel Martí i Pol en un fenomen únic d’estimació popular en la poesia catalana del final del segle XX, que poques vegades i en pocs casos s’ha produït anteriorment —Verdaguer, Sagarra, Espriu. En gran part, aquesta acceptació és deguda al seu vers, essencialment comunicatiu, i al seu món metafòric, que defuig l’hermetisme. La sinceritat de la seva veu poètica, la identificació amb una temporalitat històrica ben concreta, la representativitat social i geogràfica que manifesta i l’experiència biogràfica que comunica, són raons importants per a comprendre el ressò i el reconeixement en vida del poeta.
Aquesta acollida també es manifesta en el fet que els seus poemes hagin estat molt sovint interpretats per cantautors, que alhora n’han amplificat la difusió. La discografia és amplíssima, amb versions de Maria del Mar Bonet, Celdoni Fonoll, Ramon Muntaner o Rafael Subirachs, però cal remarcar l’estreta col·laboració amb Lluís Llach, especialment en els àlbums Un pont de mar blava (1993) i Germanies 2007 (2001), basats en textos del poeta.
A més dels premis que li foren concedits per obres individuals, la seva trajectòria literària i humana fou reconeguda, entre d’altres, amb la Creu de Sant Jordi (1983), els premis Fastenrath (1978), d’Honor de les Lletres Catalanes (1991) i Nacional de Cultura (1998), i la Medalla d’Or de la Generalitat de Catalunya (1999).
L’any 2019 es creà a Roda de Ter la Fundació Miquel Martí i Pol, dedicada a la preservació del llegat i a la difusió de l’obra del poeta.