Martha Jeffersons Mutter, Martha Eppes Wayles, starb weniger als drei Wochen nach der Geburt ihrer Tochter. John Wayles, ihr Vater, heiratete noch zweimal und brachte zwei Stiefmütter in das Leben der jungen Martha: Mary Cocke und Elizabeth Lomax.
Martha Eppes hatte auch eine afrikanische Sklavin und die Tochter dieser Frau, Betty oder Betsy, mitgebracht, deren Vater der englische Kapitän des Sklavenschiffs, Captain Hemings, war. Kapitän Hemings versuchte, die Mutter und die Tochter von John Wayles zu kaufen, aber Wayles lehnte ab.
Betsy Hemings hatte später sechs Kinder von John Wayles, die somit Halbgeschwister von Martha Jefferson waren; Eine von ihnen war Sally Hemings (1773-1835), die später eine wichtige Rolle im Leben von Thomas Jefferson spielen sollte.
Martha Jefferson hatte keine bekannte formale Ausbildung, wurde aber in ihrem Familienheim "The Forest" in der Nähe von Williamsburg, Virginia, unterrichtet. Sie war eine versierte Pianistin und Cembalistin.
Mit 18 Jahren heiratete Martha 1766 Bathurst Skelton, einen benachbarten Pflanzer, der der Bruder von Elizabeth Lomax 'erstem Ehemann war. Bathurst Skelton starb 1768; Sie hatten einen Sohn, John, der 1771 starb.
Martha heiratete am Neujahrstag 1772 erneut, diesmal mit einem Anwalt und Mitglied des Virginia House of Burgesses, Thomas Jefferson. Sie zogen in ein Häuschen auf seinem Land, in dem er später das Herrenhaus in Monticello errichten sollte.
Als Martha Jeffersons Vater 1773 starb, erbten Martha und Thomas sein Land, Schulden und Sklaven, darunter fünf Halbschwestern und Halbbrüder von Martha Hemings. Die Hemingses waren drei Viertel weiß und hatten eine privilegiertere Stellung als die meisten Sklaven; James und Peter waren Köche in Monticello, James begleitete Thomas nach Frankreich und lernte dort Kochkunst.
James Hemings und ein älterer Bruder, Robert, wurden schließlich befreit. Critta und Sally Hemings kümmerten sich um die beiden Töchter von Martha und Thomas, und Sally begleitete sie nach Marthas Tod nach Frankreich. Thenia, die einzige, die verkauft wurde, wurde an James Monroe, einen Freund und Landsmann aus Virginia, und einen weiteren zukünftigen Präsidenten verkauft.
Martha und Thomas Jefferson hatten fünf Töchter und einen Sohn; nur Martha (genannt Patsy) und Maria oder Mary (genannt Polly) überlebten bis zum Erwachsenenalter.
Die vielen Schwangerschaften von Martha Jefferson belasteten ihre Gesundheit. Sie war oft krank, auch einmal mit Pocken. Jeffersons politische Aktivitäten führten ihn oft von zu Hause weg und Martha begleitete ihn wahrscheinlich manchmal. Während ihrer Ehe diente er in Williamsburg als Mitglied des Virginia House of Delegates, in Williamsburg und dann in Richmond als Gouverneur von Virginia und in Philadelphia als Mitglied des Continental Congress (wo er der Hauptautor der Unabhängigkeitserklärung war) 1776). Ihm wurde eine Stelle als Kommissar für Frankreich angeboten, aber er lehnte es ab, in der Nähe seiner Frau zu bleiben.