Mama lui Martha Jefferson, Martha Eppes Wayles, a murit la mai puțin de trei săptămâni de la nașterea fiicei sale. John Wayles, tatăl ei, s-a căsătorit încă de două ori, aducând două fete vitrege în viața tinerei Martha: Mary Cocke și Elizabeth Lomax.
De asemenea, Martha Eppes adusese în căsătorie o sclavă africană, o femeie și fiica acelei femei, Betty sau Betsy, al cărei tată era căpitanul englez al navei sclave, căpitanul Hemings. Căpitanul Hemings a încercat să cumpere mama și fiica lui John Wayles, dar Wayles a refuzat.
Betsy Hemings a avut mai târziu șase copii de John Wayles, care erau astfel pe jumătate frați ai Martha Jefferson; unul dintre ei a fost Sally Hemings (1773-1835), care urma să joace un rol important în viața lui Thomas Jefferson.
Martha Jefferson nu a avut o educație formală cunoscută, dar a fost îndrumată la casa familiei sale, „The Forest”, în apropiere de Williamsburg, Virginia. A fost o pianistă și clavichistă.
În 1766, la 18 ani, Martha s-a căsătorit cu Bathurst Skelton, o plantă vecină, care a fost fratele mamei sale vitrege, primul soț al lui Elizabeth Lomax. Bathurst Skelton a murit în 1768; au avut un fiu, Ioan, care a murit în 1771.
Martha s-a căsătorit din nou, în ziua de Anul Nou, 1772, de data aceasta cu un avocat și membru al Casei Virginia a Burgessesului, Thomas Jefferson. Au mers să locuiască într-o cabană pe pământul său, unde avea să construiască ulterior conacul, la Monticello.
Când tatăl lui Martha Jefferson a murit în 1773, Martha și Thomas i-au moștenit pământul, datoriile și sclavii, inclusiv cinci dintre jumătățile-surorilor și ale jumătăților frați ale lui Martha. Trei sferturi albe, Hemingses-ul avea o poziție mai privilegiată decât majoritatea sclavilor; James și Peter au servit ca bucătari la Monticello, James însoțindu-l pe Thomas în Franța și învățând acolo arte culinare.
James Hemings și un frate mai mare, Robert, au fost în cele din urmă eliberați. Critta și Sally Hemings au avut grijă de cele două fiice ale lui Martha și Thomas și Sally le-a însoțit în Franța după moartea lui Martha. Atunci, singura vândută, a fost vândută lui James Monroe, un prieten și coleg Virginia și unui alt viitor președinte.
Martha și Thomas Jefferson au avut cinci fiice și un fiu; numai Martha (numită Patsy) și Maria sau Mary (numite Polly) au supraviețuit până la vârsta adultă.
Multe sarcini ale lui Martha Jefferson au fost o încordare asupra sănătății ei. Deseori era bolnavă, inclusiv o dată cu variola. Activitățile politice ale lui Jefferson îl duceau adesea departe de casă, iar Martha l-a însoțit uneori. El a servit, în timpul căsătoriei lor, la Williamsburg, ca membru al Casei delegaților din Virginia, la Williamsburg și apoi la Richmond în funcția de guvernator al Virginiei, iar în Philadelphia, ca membru al Congresului continental (unde a fost principalul scriitor al Declarației de Independență. în 1776). I s-a oferit un post de comisar în Franța, dar a renunțat să rămână lângă soția sa.