Марк Мартиндэйл хорошо известен мировой научной общественности не только оригинальными работами по сравнительной биологии развития многоклеточных беспозвоночных, как Cnidaria, Ctenophora, Plathelminthes, Nemertina, Chaetognata, Mollusca, Crustacea, но и своими глубокими исследованиями в области эволюционной биологии развития. Под его руководством на этих объектах проводятся обширные исследования проблем, связанных с клеточными, молекулярными и эволюционными основами формирования паттерна животных; изучение механизмов ооплазматической сегрегации; изучение взаимоотношения радиальной и билатеральной симметрии организмов; работы по выяснению происхождения «среднего» зародышевого листка (мезодермы) и эволюции нервной системы у Metazoa.