Martina Gedeck wurde in München geboren. Ihre Kindheit verbrachte sie in Landshut und Berlin. Nach dem Abitur studierte sie Schauspiel am Max-Reinhardt-Seminar an der Berliner Hochschule der Künste. Ihr Bühnendebüt gab sie am Frankfurter Theater am Turm. Später spielte sie am Deutschen Schauspielhaus Hamburg, den dortigen Kammerspielen, in der Hamburger Kampnagelfabrik und am Schauspielhaus Basel. Martina Gedecks Filmkarriere begann noch während des Studiums mit der Hauptrolle in Dominik Grafs Fernsehfilm »Die Beute« und seinem Kinofilm »Tiger, Löwe, Panther«. Es folgten Episoden-Rollen in mehreren TV-Serien, bevor sie für ihre Darstellung der »Hölleisengretl« von Jo Baier erstmals den Bayerischen Fernsehpreis erhielt.

Martina Gedeck wurde mittlerweile mit 14 Film- und Fernseh-Preisen ausgezeichnet. Ihre Filmographie umfasst über 50 Produktionen in nahezu allen Filmgenres. Ihr größter internationaler Erfolg war Florian Henckel von Donnersmarcks »Das Leben der Anderen«, der im März 2007 den Oscar für den besten ausländischen Film gewann. 2007 kam »Der gute Hirte« (Regie: Robert de Niro) in die deutschen Kinos, der auf der Berlinale den Silbernen Bären für das beste Schauspieler-Ensemble gewann. 2008 war Martina Gedeck im Kino als Ulrike Meinhof in der Bernd-Eichinger-Produktion »Der Baader Meinhof Komplex« und als Clara Schumann in »Geliebte Clara« zu sehen.

Aus ihrer Filmografie seien noch folgende Titel genannt: »Krücke« (Jörg Grünler, 1992), »Der bewegte Mann« (Sönke Wortmann, 1994), »Rossini« (Helmut Dietl, 1996), »Deine besten Jahre« (Dominik Graf, 1998), »Bella Martha« (Sandra Nettelbeck, 2001) und »Elementarteilchen«, (Oskar Roehler, 2006). Von ihren zahlreichen Auszeichnungen als beste Schauspielerin seien folgende Preise genannt: »Hunger auf Leben« (Deutscher Fernsehpreis, 2004), »Bella Martha« und »Verlorenes Land« (Goldene Kamera, 2003), »Bella Martha« (Deutscher Filmpreis, 2002), »Romeo« (Adolf-Grimme-Preis, 2002) und »Deine besten Jahre« (Bayerischer Fernsehpreis, 2000).