Nach dem Besuch der Samson-Raphael-Hirsch-Schule und ab 1904 der Elisabethenschule trat W. 1908 in das städtische Lehrerinnenseminar ein, wo sie 1911 die Lehrbefähigung für Volks-, mittlere und höhere Mädchenschulen erwarb. Ab 1911 studierte sie in Ffm. an der Akademie für Sozial- und Handelswissenschaften bzw. ab 1914 an der neu gegründeten Universität Geschichte, Philosophie sowie deutsche und englische Philologie. Sie war dort Vorsitzende des Vereins Ffter Studentinnen. Das Sommersemester 1916 verbrachte sie an der Universität Leipzig. Am Ende der Wilhelminischen Ära engagierte sie sich für das Frauen-Wahl- und Stimmrecht. 1919 wurde sie an der Ffter Universität aufgrund ihrer Dissertation „Über den Einfluß Friedrichs des Großen auf Voltaire (nach dem staatstheoretischen Inhalt des Briefwechsels)” zum Dr. phil. promoviert. Vom Sommer 1919 an war W. Kulturredakteurin der Offenbacher Zeitung. In den frühen Zwanzigerjahren arbeitete sie zudem als Volkshochschuldozentin und trat als Rednerin bei öffentlichen Veranstaltungen auf. Ihr besonderes Engagement galt frauenspezifischen Themen. Sie selbst verkörperte den Typus der modernen Frau der Zwanzigerjahre, selbstbewusst im Erwerbsleben stehend, sportlich (sie war Fechterin und Langstreckenschwimmerin) und emanzipiert, z. B. als Alleinreisende. Sie versuchte sich in den verschiedensten literarischen Sparten, so als Verfasserin eines Opernlibrettos („Riccio”, Musik: Erich Riede, 1929, UA 1947), weihnachtlicher Kindertheaterstücke („Rumpelstilzchen” und „Kasperle beim Weihnachtsmann”, beide um 1920; beide verschollen), mehrerer Bücher zu sportlichen Themen (u. a. „Erziehung zum Fechter”, 1923), eines expressionistischen Amazonenromans („Amazonenritt”, unveröffentlicht) und – unter Pseudonym – als Autorin eines Kriminalromans („Maschine F136”, 1933). Außerdem gehörte sie zu den Mitarbeitern des Südwestdeutschen Rundfunks in Ffm. In ihrer Wohnung und bei Freunden hielt sie philosophische, literarische, kunsthistorische und religionswissenschaftliche Kurse ab.
Im Frühjahr 1933 wurde W. die Mitarbeit bei der Offenbacher Zeitung aufgekündigt. Seit 1934 zeichnete sie als Schriftleiterin der Ffter Ausgabe des Israelitischen Familienblatts, für das sie seit 1933 schrieb. Am 1.4.1936 ging W. nach Berlin, um die dortige Feuilletonredaktion des Israelitischen Familienblatts zu übernehmen. Zugleich war sie im Vorstand des „Makkabi”-Sportbunds tätig und unterrichtete Jugendliche auf den Landwerken der zionistischen Jugendbewegung. Sie engagierte sich im Jüdischen Kulturbund, errang für ihr Drama „Channa” einen ausgelobten Preis und hielt eigene Leseveranstaltungen. Ende 1936/Anfang 1937 unternahm sie im Auftrag des Israelitischen Familienblatts eine mehrwöchige Reise nach Palästina. Im Herbst 1938 kehrte W. aus persönlichen Gründen zurück nach Ffm. Hier wurde ihr nach dem Novemberpogrom 1938 die Leitung der Jugendfürsorge der Jüdischen Gemeinde übertragen. Vom Beginn des Jahres 1939 an organisierte sie von Ffm. ausgehend für ganz Süd- und Südwestdeutschland „Kindertransporte” vorwiegend nach England, die sie zum Teil selbst begleitete. Journalistisch war sie noch gelegentlich im Jüdischen Nachrichtenblatt, dem nach dem Novemberpogrom einzigen jüdischen Presseorgan, tätig und versuchte, über dieses Medium die Auswanderung vor allem von Kindern und Jugendlichen zu fördern. Emigrationspläne, die sie selbst und ihre Schwester Lydia (1884-1942) verfolgten, scheiterten. Im Mai 1941 wurde W. schwer verletzt, als eine Sprengbombe ihrer beider Wohnung in der Beethovenstraße 42 traf. Zuletzt in einem „Judenhaus” zwangseinquartiert, informierte W. im Juni 1942 eine emigrierte Verwandte in einem verschlüsselten Schreiben über ihre und ihrer Schwester unmittelbar bevorstehende Deportation. Der Transport „nach dem Osten“ am 11.6.1942 ging über Izbica ins Vernichtungslager Sobibor. Unbestätigten Überlieferungen zufolge sollen die Schwestern durch Suizid ihrer Ermordung zuvorgekommen sein.
Weitere Werke, u. a. „Alle Tage Deines Lebens. Ein Buch für jüdische Frauen” (1935) und „Dienst auf den Höhen” (1937).
Seit 2015 Stolpersteine für die Schwestern Lydia und Martha W. vor ihrem Wohnhaus Unter den Kastanien 1 in Sachsenhausen, aus dem sie 1935 zugunsten „arischer“ Mieter vertrieben worden waren.
Martha-W.-Platz in Sachsenhausen; dort Gedenktafel (2023).