Insbesondere die Originalität und Intensität seiner Interpretationen, die Martin Helmchen mit beeindruckender Klangsensibilität und technischer Raffinesse präsentiert, zeichnen den international gefragten Pianisten aus. Als Solist hat er in den vergangenen Jahren mit zahlreichen renommierten Orchestern diesseits und jenseits des Atlantiks konzertiert, darunter mit den Wiener und Berliner Philharmonikern, dem Concertgebouworkest, dem Orchestre de Paris genauso wie mit dem Boston und Chicago Symphony Orchestra, dem New York Philharmonic oder dem Cleveland Orchestra. Zudem arbeitet Martin Helmchen regelmäßig mit namhaften Dirigenten wie Herbert Blomstedt, Manfred Honeck, Andrew Manze oder Paavo Järvi und vielen weiteren zusammen.
Einen besonderen Stellenwert nimmt für den Pianisten die Kammermusik ein. Zu seinen engen Kammermusikpartnern gehören unter anderem seine Ehefrau Marie-Elisabeth Hecker, Julian Prégardien, Antje Weithaas, Carolin Widmann oder Frank Peter Zimmermann, mit dem Helmchen zuletzt etwa im Rahmen von Rezitals in London, Luxemburg und Monaco zu erleben war. Weitere Highlights waren Konzerte mit dem Pittsburgh Symphony Orchestra, dem Oslo Philharmonic, dem Tokyo Metropolitan Symphony Orchestra sowie mit dem Deutschen Symphonie-Orchester Berlin, mit dem Helmchen drei unterschiedliche Projekte präsentierte. Martin Helmchen ist Exklusivkünstler bei Alpha Classics. Im Jahr 2020 wurde er mit dem prestigeträchtigen Gramophone Music Award für seine Einspielung aller Klavierkonzerte von Ludwig van Beethoven ausgezeichnet.