Η Μάρθα Καραγιάννη γεννήθηκε στην Αθήνα το 1939.
Έζησε και μεγάλωσε στο Κερατσίνι. Οι γονείς της ήταν ποντιακης καταγωγής και ήρθαν στη Ελλάδα από τη Ρωσία.Ήταν μοναχοπαίδι και μεγάλωσε έχοντας την αμέριστη αγάπη και προσοχή από τους γονείς της.
Στα εννιά της ξεκίνησε μαθήματα πιάνου και λίγο αργότερα ανακάλυψε την αγάπη της για το χορό. 
Ήταν μέλος του παιδικού μπαλέτου της Λυρικής και στη συνέχεια συνέχισε της σπουδές της στο Εθνικό Ωδείο.
Σε μια παράσταση, την ανακάλυψε ο σκηνοθέτης Ορέστης Λάσκος και της πρότινε έναν ρόλο.
Η πρώτη της εμφάνιση στον κινηματογράφο έγινε το 1956, ενώ ένα χρόνο αργότερα πραγματοποίησε το ντεμπούτο της στο θέατρο.Τις επόμενες δεκαετίες ακολούθησε μια λαμπρή καριέρα ως ηθοποιός και χορεύτρια στο θέατρο και τον κινηματογράφο.Στις αρχές της δεκαετίας του ’60 πρωταγωνίστησε σε μια σειρά μιούζικαλ και κωμωδιών, υπό τη σκηνοθετική επιμέλεια του Γιάννη Δαλιανίδη. Η επιτυχημένη της πορεία την ενέταξε στην ομάδα των βασικών στελεχών των ταινιών της εταιρίας παραγωγής Φίνος Φιλμ. Οι ταινίες αυτές γνώρισαν τεράστια επιτυχία και εξακολουθούν μέχρι και σήμερα να κερδίζουν το ενδιαφέρον του κοινού. Ενδεικτικά αναφέρουμε τη συμμετοχή της σε μιούζικαλ, όπως "Μια κυρία στα μπουζούκια", "Νύχτα γάμου", "Γοργόνες και μάγκες", "Μαριχουάνα stop" και άλλα.Η θεατρική της πορεία περιλαμβάνει έργα όπως "Όμορφη πολύ", "Καμπαρέ" και πολλές ελληνικές κωμωδίες. Επίσης, πρωταγωνίστησε σε κάποιες τηλεοπτικές σειρές.