Der aus Hall in Tirol stammende Tenor erhielt seine Ausbildung bei Brigitte Fassbaender. Erste Bühnenerfahrung konnte er bereits im Alter von 10 Jahren als Erster Knabe in Mozarts Zauberflöte unter Sir John Eliot Gardiner sammeln.
Unter der Intendanz von Brigitte Fassbaender startete Martin Mitterrutzner seine Laufbahn als Mitglied des Ensembles am Tiroler Landestheater, später wechselte er in das Ensemble der Oper Frankfurt, wo er sich ein breites Repertoire erarbeiten konnte (Andres/Wozzeck, Giannetto/La gazza ladra, Iopas/LesTroyens, Fenton/Falstaff sowie die großen Mozart-Partien wie Belmonte, Tamino, Don Ottavio, Ferrando). Seither kehrt er regelmäßig als Gast an sein ehemaliges Stammhaus zurück und war dort als Camille de Rosillon in einer Neuproduktion von Claus Guth in der Lustigen Witwe sowie als Grimoaldo in Händels Rodelinda, ebenfalls mit Claus Guth, zu erleben. 2023 gab er mit dem Flamand in Capriccio von Richard Strauss erneut ein Rollendebüt an der Oper Frankfurt.

Gastengagements führten ihn an das Theater an der Wien (Narraboth/Salome und Don Ottavio/Don Giovanni), zum Festival Aix-en-Provence, an das Opernhaus in Zürich (Tamino), zu den Salzburger Festspielen (Brighella/ Ariadne auf Naxos und Ferrando/Così fan tutte), an die Bayerische Staatsoper (Arbace/Idomeneo und Iopas/Les Troyens) und regelmäßig an die Dresdener Semperoper, wo er im Mozart-Fach als Tamino, Ferrando und Belmonte, aber auch als Váňa Kudrjaš in Katja Kabanowa zu hören war. 

In der Saison 2024/25 gastiert Martin Mitterrutzner wieder auf den Bühnen der Frankfurter und Hamburger Oper mit Repertoire von Verdi und Mozart. Zwei weitere Höhepunkte sind Auftritte in den Operetten Der Zigeunerbaron und Wiener Blut im Rahmen des Johann Strauss Festjahrs in Wien sowie eine konzertante Aufführung des Wozzeck unter Alan Gilbert. Auch folgt er einer Einladung des Quatar Symphony Orchestra, deren Neujahrkonzert in Doha mitzugestalten.

Als Konzertsolist verfügt Martin Mitterrutzner über ein breit gefächertes Repertoire von Bach und Händel bis hin zu Werken von Benjamin Britten und Sven David Sandström und war bereits bei den Bamberger Symphonikern unter Jakub Hrůša, dem Chor und Symphonieorchester des Bayerischen Rundfunks sowie dem Hessischen Staatsorchester unter Marc Piollet, dem Montreal Symphony Orchestra unter Kent Nagano, dem Concentus Musicus sowie dem Cleveland Orchestra unter Franz Welser-Möst zu Gast. Vergangene Engagements führten ihn  in den Wiener Musikverein und zum RIAS Kammerchor Berlin.

Auf dem Liedpodium arbeitet der Tenor regelmäßig mit dem Pianisten Gerold Huber, mit dem er bisher an der Frankfurter Oper, in der Kölner Philharmonie, beim Heidelberger Frühling oder regelmäßig in der Londoner Wigmore Hall und bei der Schubertiade Schwarzenberg zu hören war. Mit dem renommierten klassischen Gitarristen Martin Wesely hat er 2021 ein Liedduo gegründet - die gemeinsame Aufnahme von Schuberts Schöner Müllerin zeugt von einer engen Partnerschaft.

Überdies ist Martin Mitterrutzner auf mehreren CD-Einspielungen und DVD-Produktionen zu hören. 2015 erschien beispielweise bei Decca die preisgekrönte Neueinspielung von Vincis Oper Catone in Utica unter der Leitung von Riccardo Minasi.