Мартина Гедек родилась 14 сентября 1961 года в Мюнхене. Ее мать была художницей, а отец предпринимателем, также у нее есть две сестры. Изучала актерское мастерство в Берлинском университете искусств.
Актриса начала сниматься в 80-х годах. Сначала она появлялась лишь в эпизодах, но вскоре ей стали давать более заметные роли. Мартина играла в малопопулярных немецких фильмах: «Die Beute», «Hölleisengretl», «Der schönste Tag im Leben», «Der Neffe» и других. Несмотря на то, что ей доставались роли первого плана, она продолжала сниматься в эпизодах на протяжении долгого времени. Дебютом в большом кино для Мартины стала роль Черни в комедии «Фрау Реттих, Черни и я» Маркуса Имбодена. Фильм имел большой успех и был высоко оценен зрителями. Следом вышел телевизионный проект «Рождественские колокола» Ксавера Шварценбергера, в котором Гедек сыграла героиню Кати – девушку тридцати лет, работающую в рекламном агентстве и мечтающую создать большую семью. Этот фильм также имел немалую популярность, и спустя два года на экраны вышло его продолжение, которое называлось «Рождественская пальма». Мартина вмиг стала одной из самых узнаваемых актрис в Германии, фильмы с ее участием выходили один за другим.
В 2001-м году Гедек сыграла шеф-повара французского ресторана в драме «Неотразимая Марта» Сандры Неттельбек. Эта роль принесла ей номинацию «Лучшая женская роль» Европейской киноакадемии. 2006 год стал для актрисы наиболее удачным, если говорить о популярности фильмов, в которых она снялась. Особенно стоит отметить ее игру в триллере «Жизнь других» Флориана Хенкеля фон Доннерсмарка. За эту работу она во второй раз была номинирована Европейской киноакадемией в категории «Лучшая женская роль». А в фильме «Ложное искушение» Роберта де Ниро, она сыграла вместе с такими актерами, как Анджелина Джоли, Алек Болдуин и Мэтт Дэймон. В 2008 году Гедек исполнила главную роль в боевике «Комплекс Баадер-Майнхоф» Ули Эдела, эта роль принесла ей еще больший успех, фильм получил множество номинаций, среди которых был даже «Окар». Одной из недавних работ актрисы стали съемки в итальянско-французском проекте «Счастливые годы» Даниэле Лукетти.
Мартина ведет активную политическую жизнь. Она была избрана представителем Северного Рейна-Вестфалии в Федеральном собрании, представлявшем собой конституционный орган, который созывался с целью избрания президента. Гедек стала членом фракции «Союза 90/Зеленых».
Гедек связывали отношения с актером Ульрихом Вильдгрубером, но 1999 году он покончил жизнь самоубийством. После этого случая о личной жизни Гедек мало что известно.
