Gedeck wuchs mit ihren beiden Schwestern im bayerischen Landshut auf. Die Tochter eines Kaufmanns und einer Sekretärin bezeichnete ihre Jugend später als harmonisch und behütet. Zu Beginn der 1970er Jahre zog die Familie nach West-Berlin. Bereits im Alter von elf Jahren war Martina Gedeck in "Die Sendung mit der Maus" und dem Jugendmagazin "Denkste" zu sehen. Anno 1981 legte Gedeck ihr Abitur an der "Schadow-Oberschule" in Berlin-Zehlendorf ab. Zuvor hatte sie ein Austauschjahr in New Jersey, USA, absolviert. Und dort auch einen Schauspielkurs besucht und bei der Aufführung eines Stücks von Alexander Turgenew mitgewirkt.
Der nächste Schritt in ihrem Steckbrief war die Ausbildung an der "Max-Reinhardt-Schule" in Berlin zwischen 1982 und 1986. Im Jahr 1985 spielte Martina Gedeck ihre erste Rolle am "Frankfurter Theater am Turm". Es folgten weitere Theaterrollen, darunter am "Hamburger Schauspielhaus". Die Karriere beim Film nahm 1988 mit den Streifen "Die Beute" und "Tiger, Löwe, Panther" ihren Lauf. Nach diesen Auftritten unter der Regie von Dominik Graf wurde Gedeck für verschiedene bekannte Serien verpflichtet, darunter "Ein Fall für zwei", "Wolffs Revier" und "Die Kommissarin". In der beliebten Anwaltsserie "Liebling Kreuzberg" wirkte die Münchnerin zwei Staffeln lang mit.
Den Durchbruch auf der großen Kinoleinwand schaffte die begnadete Schauspielerin 1992 mit "Krücke". Es folgten Engagements in "Barmherzige Schwestern", "Der bewegte Mann" und "Das Leben ist eine Baustelle". Zuletzt wurden auch internationale Talentscouts auf die deutsche Schauspielerin aufmerksam: Im Jahr 2006 war Martina Gedeck in einer Nebenrolle in Robert De Niros "Der gute Hirte" an der Seite von Matt Damon zu sehen. Nicht minder große Beachtung fand ihre Mitwirkung in der Bernd-Eichinger-Produktion "Der Baader Meinhof Komplex" (2008).