Martin Ponsiluoma fick sitt stora internationella genombrott 2021 vid VM i Pokljuka, Slovenien, där han tog guld i sprint, silver i stafett och brons i mixedstafett. Vid VM 2024 vann han tillsammans med Viktor Brandt, Jesper Nelin och Sebastian Samuelsson Sveriges först guld i herrstafett. I VM har han tagit ytterligare ett silver (masstart 2023)