La mère de Martha Jefferson, Martha Eppes Wayles, est décédée moins de trois semaines après la naissance de sa fille. John Wayles, son père, s'est marié deux fois de plus, amenant deux belles-mères dans la vie de la jeune Martha: Mary Cocke et Elizabeth Lomax.
Martha Eppes avait également amené au mariage une esclave africaine, une femme, et la fille de cette femme, Betty ou Betsy, dont le père était le capitaine anglais du navire négrier, le capitaine Hemings. Le capitaine Hemings a essayé d'acheter la mère et la fille de John Wayles, mais Wayles a refusé.
Betsy Hemings a eu plus tard six enfants de John Wayles qui étaient ainsi des demi-frères et sœurs de Martha Jefferson; l'un d'eux était Sally Hemings (1773-1835), qui devait plus tard jouer un rôle important dans la vie de Thomas Jefferson.
Martha Jefferson n'avait aucune éducation formelle connue, mais était enseignée à la maison familiale, «The Forest», près de Williamsburg, en Virginie. Elle était une pianiste et une claveciniste accomplie.
En 1766, à 18 ans, Martha épousa Bathurst Skelton, une planteuse voisine, qui était le frère du premier mari de sa belle-mère Elizabeth Lomax. Bathurst Skelton est décédée en 1768; ils ont eu un fils, John, décédé en 1771.
Martha s'est mariée à nouveau, le jour du Nouvel An, 1772, cette fois avec un avocat et membre de la Virginia House of Burgesses, Thomas Jefferson. Ils sont allés vivre dans un chalet sur son terrain où il allait plus tard construire le manoir, à Monticello.
À la mort du père de Martha Jefferson en 1773, Martha et Thomas ont hérité de sa terre, de ses dettes et de ses esclaves, dont cinq des demi-sœurs et demi-frères de Martha's Hemings. Aux trois quarts blancs, les Hemings avaient une position plus privilégiée que la plupart des esclaves; James et Peter ont été cuisiniers à Monticello, James accompagnant Thomas en France et y apprenant les arts culinaires.
James Hemings et un frère aîné, Robert, ont finalement été libérés. Critta et Sally Hemings ont pris soin des deux filles de Martha et Thomas, et Sally les a accompagnées en France après la mort de Martha. Thenia, le seul vendu, a été vendu à James Monroe, un ami et collègue Virginia, et un autre futur président.
Martha et Thomas Jefferson ont eu cinq filles et un fils; seules Martha (appelée Patsy) et Maria ou Mary (appelée Polly) ont survécu jusqu'à l'âge adulte.
Les nombreuses grossesses de Martha Jefferson ont mis sa santé à rude épreuve. Elle était souvent malade, y compris une fois avec la variole. Les activités politiques de Jefferson l'emmenaient souvent loin de chez lui, et Martha l'accompagnait probablement parfois. Il a servi, pendant leur mariage, à Williamsburg en tant que membre de la Virginia House of Delegates, à Williamsburg puis à Richmond en tant que gouverneur de la Virginie, et à Philadelphie en tant que membre du Congrès continental (où il était le principal auteur de la Déclaration d'indépendance). en 1776). On lui a offert un poste de commissaire en France, mais il a refusé de rester près de sa femme.