Мартина Гедек родилась 14 сентября 1961 года в Мюнхене в семье предпринимателя Карла-Хайнца Гедека и его жены, художницы Хельги. Мартина является старшей из трёх сестёр.
В 1982—1986 годах изучала актёрское мастерство в Берлинском университете искусств.
В 2002 году актриса была номинирована на премию Европейской академии кино «Феликс» в категории «Лучшая европейская актриса» за главную роль в фильме «Неотразимая Марта» (2001).После крупного успеха фильма «Жизнь других» (в 2006 году картина была удостоена премии «Оскар» за лучший фильм на иностранном языке, премии «Феликс» в номинации «Лучший европейский фильм года» , премии «Сезар» в категории «Лучший фильм на иностранном языке» и множества прочих наград) актриса приобрела мировую известность. За исполнение главной роли в упомянутом фильме актриса была второй раз в своей карьере выдвинута на соискание премии «Феликс» .
В 2006 году состоялась премьера фильма «Ложное искушение» , в котором Мартина снялась совместно с такими актёрами, как Мэтт Деймон, Анджелина Джоли и Роберт Де Ниро.Впоследствии актриса исполнила роль журналистки и экстремистки Ульрики Майнхоф в фильме «Комплекс Баадера — Майнхоф» (2008), который был номинирован на премию «Оскар» за лучший фильм на иностранном языке.
В 2015 году астроном Феликс Хормут (англ.)русск. из Института астрономии Общества Макса Планка в Гейдельберге присвоил имя Мартины Гедек астероиду, открытому им в 2009 году — (241475) Мартинагедек (фр.)русск..