Nació el 8 de mayo de 1966 en Madrid, junto con su hermana melliza Paz. El padrino de Marta fue el famoso tenor Alfredo Kraus, amigo del padre de la cantante, quien también fue intérprete de ópera.

Su relación particular con la música comienza muy pronto. El día de su comunión le regalaron su primera guitarra, de la que no despegaba por nada del mundo y con la que empezó a tocar sus propias composiciones.

A los catorce años apareció en el programa de televisión española 'Sabadabadá', haciendo una verdadera exhibición ante las cámaras.

Su pasión por la música le llevó a alejarse de los estudios. A los 18 años realizó un book fotográfico, con intención de mostrárselo a los productores de todo el país.

Su primera actuación musical fue con el grupo Cristal Oskuro, con el que tocaba en pequeños locales de Madrid. En uno de esos conciertos, le puso el ojo un miembro del equipo de Olé Olé, uno de los grupos de moda. Realizó una prueba y rápidamente fue admitida como vocalista del grupo, en sustitución de Vicky Larraz. Contaba con 19 años.

En 1996 publica su primer álbum como Olé Olé. El título fue Bailando sin salir de casa, con el que consiguieron el disco de oro y uno de sus mejores temas, Lilí Marlen.

El segundo disco salió en 1987, y el título Los caballeros las prefieren rubias. A partir de esta fecha, cambió su look, tiñendo su pelo de rubio platino, imitando el estilo de Marilyn Monroe.

En 1988 publican Cuatro hombres para Eva y en 1990 sacan a la venta 1990, su disco más vendido, con temas como Soldados del amor. Esas navidades de 1990, el grupo viajó hasta el Golfo Pérsico, para animar a los soldados españoles que se encontraban desplazados por allí. Pocos meses después, el grupo decide separarse, y Marta Sánchez comienza su carrera en solitario.

En 1992 actúa en la película Supernova, con la que se obtuvieron unos resultados muy discretos, a pesar del gran reparto que ofrecía. En 1993 publica Mujer, su debut en solitario y en 1995 Mi mundo.

En 1997 sale un nuevo álbum, titulado Azabache, con varios temas compuestos por ella misma. En 1998 publica Desconocida, un disco que dedicó a su padre, fallecido unos meses antes del lanzamiento.

Tras unos años de silencio, en el 2002 publica Soy yo, trece canciones con el nuevo estilo personalísimo de Marta Sánchez. Casi tres años de silencio en los que Marta ha estado cuidadosamente eligiendo los temas que componen este trabajo.

2004 vuelve ser otro año duro para ella. Pierde a su hermana Paz por culpa del cáncer. En Noviembre del mismo año llega su Grandes Exitos, con tres temas inéditos y algunas remezclas.