Governatore di Torino nel 1537, divenne in seguito viceré del Piemonte; ricoprì in seguito diversi incarichi imperiali e Alfonso III d'Avalos confessò che il Signore di Langey era il più eccellente capitano che aveva conosciuto.
Fu anche utile al suo sovrano nelle ambasciate in Italia da Clemente VII, quindi in Inghilterra e Germania. Nel 1543, partì dal Piemonte, in lettiga, per andare a dare qualche consiglio importante al re, ma tra Lione e Roanne, era così malato, che fu costretto a fermarsi nel villaggio di Saint-Saphorin (ora Saint-Symphorien-de-Lay), dove morì, il 9 gennaio 1543.
Instructions sur le fait de la guerre, Paris, 1548, in-fol. ;
Epitome de l'antiquité des Gaules et de France, suivi de quelques opuscules du même auteur, 1556, in-4°, réimprimé en 1587. L'opera è suddivisa in quattro libri.
Les mémoires de messire Martin Du Bellay, seigneur de Langey. Contenans le discours de plusieurs choses advenues au Royaume de France, depuis l'an M.D.XIII. jusques au trespas du Roy François premier, auxquels l'Autheur a inséré trois livres, & quelques fragmens des Ogdoades de Messire Guillaume Du Bellay, Seigneur de Langey, son frère. Paris, Abel l'Angelier, 1585.