Narodil se jako nejmladší syn Martiala Caillebotta, soudce a majitele rodinné firmy s vojenskou výstrojí, a jeho třetí ženy Céleste, rozené Daufresneové. Byl mladším bratrem známého umělce, malíře a mecenáše impresionistůGustava Caillebotta (1848–1894). Bratr René zemřel ve věku 25 let a oba žijící bratři tak zdědili majetek po svém otci, což jim umožnilo věnovat se zálibám a umění po celý život.
Martial Caillebotte studoval hru na klavír a skladbu na konzervatoři v Paříži, kde byli jeho profesory François Antoine Marmontel (klavír) a Theodore Dubois (skladba).
Dne 7. června 1887 se oženil s Marií Minoretovou. V roce 1888 jeho manželka porodila syna Jeana, a v roce 1889 dceru Genevièvu. Geneviève později zdědila většinu neprodaných obrazů Gustava Caillebotta.
Hodně času trávil se svým bratrem Gustavem v Petit-Gennevilliers, kde si oba bratři koupili dům a kde je často navštěvoval přítel, malíř Renoir, se kterým společně vedli dlouhé diskuse o umění, politice, literatuře a filozofii. Velmi dobrý vztah měl též s nevlastním bratrem Alfrédem, pastorem u Panny Marie Loretánské, pro kterého složil několik skladeb s duchovní tematikou. Jedinou vadou na rodinné idyle bylo, že manželka Martiala, Marie, nesouhlasila s tím, že její švagr, malíř Gustave Caillebotte, udržoval intimní vztah s Charlotte Berthierovou, aniž by byli oddáni.[1]
Martial Caillebotte zkomponoval mnoho skladeb pro klavír, několik orchestrálních skladeb duchovní hudby i melodií ve stylu Ernesta Chaussona a Camille Saint-Saënse. Většina z jeho prací však zůstala nepublikovaná a v rukopisu.
Fotografické umění objevil v roce 1890 díky jeho švagrovi Maurice Minoretovi. Velmi rád fotografoval stejné objekty, které zachycoval na svých obrazech jeho bratr Gustave Caillebotte, který byl též nadšeným obdivovatelem fotografie a některé její prvky se snažil přenést do své malířské techniky.
Spolu se svým bratrem založil kolem roku 1878 společnou sbírku poštovních známek, která byla svého času jednou z nejvýznamnějších, ale zhruba po deseti letech, v roce 1887, se jí zbavil. Kupujícím, s nímž spolupracovali na filatelistickém platingu (pokovování ?), nebo na rekonstrukci původního listu klasických známek (včetně australské známky s pohledem na Sydney v hodnotě dvou pencí)[1], byl Thomas Tapling, jehož sbírka je součástí sbírky britské knihovny British Library.[2]
Skladba Martiala Caillebotta pro baryton (Mario Hacquard) a klavír (Claude Collet a Pascal Dessein), spolupráce Culturespaces et Hybrid'music, 2011
Messe solennelle de Pâques (Slavnostní mše Velikonoční) v provedení orchestru l'Orchestre Pasdeloup a sboru le Choeur Vittoria d’Île-de-France, dirigent: Michel Piquemal, 2012
↑BIETRY-RIVIERRE, Eric. Un après-midi chez les Caillebotte [online]. Le Figaro, 2011-04-17 [cit. 2013-06-20]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2013-01-09. (francouzsky)
↑The British Library Philatelic Collections Newsletter, Spring 1997 (pdf format).. www.bl.uk [online]. [cit. 2012-11-29]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2012-05-24.