マルティン・カセレス

地元のデフェンソール・スポルティングからプロデビューすると、若くしてレギュラーポジションを獲得し、2006-07シーズンは26試合に出場して4得点を挙げた。

2007年2月2日、スペインのビジャレアルCFに完全移籍した。

7月27日にレクレアティーボ・ウェルバにレンタル移籍し、守備の要として活躍するとともに、2008年1月9日のコパ・デル・レイ・ビジャレアルCF戦 (1-0) では決勝点となる重要な得点を挙げた。2007-08シーズンは公式戦を通じて40試合近くに出場して4得点を挙げ、2008年夏にレンタル元のビジャレアルCFにいったん戻った。

2008年6月4日に4年契約でFCバルセロナに完全移籍し、違約金は5000万ユーロに設定された[3]。FCバルセロナからビジャレアルCFには1650万ユーロ（約26億8000万円）の移籍金が支払われている。背番号は2番。2008-09シーズンは2度の負傷やジョゼップ・グアルディオラ監督の判断などであまり出場機会を得られず、怪我から復帰した後も主将のカルレス・プジョル、ジェラール・ピケ、ラファエル・マルケスに次ぐ4番手のセンターバックという立ち位置は変わらなかった。しかし、好調を維持したクラブはコパ・デル・レイ、リーガ・エスパニョーラ、UEFAチャンピオンズリーグの3冠（トレブル）を達成し、控え選手ではあったものの優勝に貢献した。

2009年8月6日、イタリアのユヴェントスFCへレンタル移籍し、1100万ユーロを支払えば完全移籍できるオプションも付けられた[4]。背番号は当時監督であったチロ・フェラーラが着用していたバルセロナ時代と同じ2番。翌日に行われた古巣ビジャレアルとのプレシーズンマッチに早くも出場し[5]、9月12日のSSラツィオ戦 (2-0) に右サイドバックとして出場してリーグ戦デビューを果たすと、72分にこぼれ球を押し込んで先制点となるセリエA初得点を決めた[6]。チロ・フェラーラ監督の下で良いスタートを切ったが、2010年になってからは度重なる負傷で出場機会を減らした。

2010年8月27日、セビージャFCにレンタル移籍した[7]。2010-11シーズンは25試合に出場。2010-11シーズン終了後に、セビージャが500万ユーロで完全移籍できる買い取りオプションを行使し完全移籍となった。

2012年1月27日、ユヴェントスへの2度目レンタル移籍が決定した[8]。レンタル料は150万ユーロ、買取オプションは800万ユーロというものである。背番号は同郷の英雄、パオロ・モンテーロが着用していた4番。2月8日、ユヴェントス復帰戦となるコッパ・イタリアのミラン戦では2ゴールを挙げる活躍をみせる。また3月25日のインテル戦でも決勝ゴールを挙げ勝利に貢献した。シーズン終了後に、ユヴェントスは買い取りオプションを実行、完全移籍となった。契約は2016年までの4年間である。2016年6月30日、ユヴェントスはカセレスの契約切れに伴う退団を発表した。

無所属期間を経て、2017年2月16日にサウサンプトンFCへ半年間の契約で加入。退団したジョゼ・フォンテの後釜として期待されたが、吉田麻也とジャック・スティーブンスからポジションを奪えずプレミアリーグ1試合の出場に終わった[9]。

2017年8月4日、セリエAへ復帰したエラス・ヴェローナFCへ1年契約で加入[10]。なおヴェローナ加入時にSSラツィオとクラブ間で水面下の交渉を行っており、半年でラツィオへ移籍することが前提での加入だった。

2018年1月8日、SSラツィオと1年契約を結んだ[11]。

2019年1月29日、Jリーグのヴィッセル神戸への加入が報道されていたが、ユヴェントスFCへのレンタル移籍が発表された。契約はシーズン末までの半年間[12]。リーグ戦での出場は9試合に留まるも、リーグ優勝を果たした。

2019年8月31日、ACFフィオレンティーナへの移籍を発表。なお6月でラツィオとの契約が満了となっていたため、フリー移籍での加入となった。2021年7月1日、退団が発表された[13]。

2021年9月1日、1年契約でカリアリ・カルチョに加入[14][15]。

2022年1月31日、レバンテUDへ完全移籍することが発表された[16]。

2022年8月24日、MLSのレギュラーシーズン終わりまでロサンゼルス・ギャラクシーと契約することが発表された[17]

バルセロナ

• プリメーラ・ディビシオン : 2008-09
• コパ・デル・レイ : 2008-09
• UEFAチャンピオンズリーグ : 2008-09

ユヴェントス

• セリエA : 2011-12, 2012-13, 2013-14, 2014-15, 2015-16, 2018-19
• コッパ・イタリア : 2014-15, 2015-16
• スーペルコッパ・イタリアーナ : 2012, 2013, 2015

ウルグアイ代表

• コパ・アメリカ : 2011