Martin Höllwarth ergattert schon früh einen Kaderplatz beim Österreichischen Skiverband und zeigt mit dem Triumph bei der Junioren-Weltmeisterschaft in Reit im Winkl 1991 erstmals auf. Nur ein Jahr später, mit gerade einmal 17 Jahren, sorgt er für Aufsehen, als er bei der Vierschanzentournee den zweiten Platz hinter dem Finnen Toni Nieminen erobert. Doch das ist nur der Anfang. In Albertville, bei den Olympischen Winterspielen 1992, gewinnt Höllwarth nicht weniger als drei Silbermedaillen.
Nach dem rasanten Aufstieg folgen allerdings Jahre der Durststrecke. Trotz einiger Weltcup-Siege in den 90er-Jahren bleibt der ganz große Erfolg aus. Erst bei den Olympischen Winterspielen 1998 in Nagano kehrt er auf das Podium zurück und holt Bronze im Teamwettbewerb. Ein Jahr später folgt der dritte Platz im Mannschafts-Wettbewerb bei der WM in Ramsau. 2001 legen die ÖSV-Adler sogar noch einen drauf und werden in Lahti Team-Weltmeister. Zudem sichert sich Höllwarth zwei Bronzemedaillen im Einzel- und Teamwettbewerb. In den folgenden Jahren bestätigt er seine aufsteigende Form mit Top-Platzierungen in der Weltcup-Gesamtwertung und starken Leistungen bei der Vierschanzentournee. 2008 beendet der Tiroler schließlich seine Karriere als aktiver Springer.