Die älteste von drei Töchtern eines Großhandelskaufmanns und einer Sekretärin. wächst im niederbayerischen Landshut auf. Die Familie zieht Anfang der 1970er Jahre nach Berlin, wo Martina schon bald erste Erfahrungen vor der Kamera sammelt. Auftritte in der beliebten Kinderfernsehserie "Die Sendung mit der Maus" oder dem Jugendmagazin "Denkste" machen dem jungen Mädchen Spaß und führen zu dem späteren Berufswusch. Ihre Eltern unterstützen auch die musische Ausbildung und schicken ihre Tochter frühzeitig zum Geigenunterricht. Mit 16 Jahren geht sie als Austauschschülerin nach New Jersey, bevor sie 1981 ihr Abitur an der altsprachlichen Schadow-Oberschule in Berlin-Zehlendorf macht. Danach beginnt sie ein Germanistik- und Geschichtsstudium an der Freien Universität Berlin. Abgeschlossen wird ihre Ausbildung mit einer vierjährigen Schauspielausbildung an der renommierten Max-Reinhardt-Schule für Schauspiel in Berlin.

Martina Gedeck lebt bis zu dessen Suizid im Jahr 1999 mit dem deutschen Schauspieler Ulrich Wildgruber zusammen. Seit 2005 ist sie mit dem Schweizer Regisseur Markus Imboden liiert. Sie ist Trägerin des Bayerischen Verdienstordens, wurde mit dem Adolf-Grimme-Preis, dem Bayerischen und dem Deutschen Filmpreis ausgezeichnet. Neben ihrem Engagement vor der Kamera ist Martina Gedeck auch wiederholt an renommierten Theaterbühnen zu sehen. Im Jahr 2003 war sie zudem Mitglied der Internationalen Jury der Berlinale. Ohne Frage gehört Martina Gedeck zum Besten, was die deutsche Schauspielszene derzeit aufzubieten hat. Die Münchner Schauspielerin setzt an zum großen Sprung nach Hollywood - daran kann auch die unglücklich verlaufene Oscarnacht von 2007 nichts ändern.