Doctora en Literatura Contemporània per la Universitat Complutense de Madrid, la seva tesi va tractar sobre La poesia espanyola durant la transició (1975-1986). La carrera literària de Marta Sanz va començar quan es va matricular en un taller d'escriptura de l'Escuela de Letras de Madrid i va conèixer l'editor Constantino Bértolo, qui va publicar les seves primeres novel·les a l'editorial Debate. Va quedar finalista del Premi Nadal en 2006 amb la novel·la Susana y los viejos.
A la seva novel·la La lección de anatomía (RBA, 2008) va utilitzar la seva pròpia biografia com a material literari. En la novel·la negraBlack, black, black (Anagrama, 2010) va crear el personatge del detectiu homosexual Arturo Zarco, que va recuperar en la seva novel·la posterior Un buen detective no se casa jamás (Anagrama, 2012).[3] L'any 2013 va publicar Daniela Astor y la caja negra (Ed. Anagrama, 2013), on recrea el món de la cultura popular i les actrius de la Transició espanyola com Susana Estrada, María José Cantudo o Amparo Muñoz.[4][5] Després de la seva publicació, aquesta novel·la va rebre diferents premis (el premi Tigre Juan, el Premi Cálamo "Una altra mirada" 2013 i el de la pàgina de crítica literària Estado Crítico).
A part de la seva obra com a novel·lista, també ha escrit contes, poesia i assaigs, ha exercit lacrítica literària en diferents mitjans (com La tormenta en un vaso), la docència a la Universitat Antonio de Nebrija de Madrid i ha dirigit la revista literària Ni hablar.[6] Col·labora habitualment en els periòdics El País (amb cròniques de viatges en el suplement «El Viajero») i a Público (en la secció «Culturas») i en la revista El Cultural d'El Mundo.
666. Edició de Carmen Jiménez. Autores: Elia Barceló, Cristina Tancada, Marta Sanz, Pilar Adón, Esther García Llovet i Susana Vallejo. Sub Urbà, 2014.
Nòmadas (Platja de Ákaba, Barcelona, 2013; selecció i pròleg d'Elías Gorostiaga). ISBN 978-84-941451-4-8.
"Cigüeñas" (text sobre Federico Fellini i Giulietta Masina), en VV.AA., Ellos y ellas. Relaciones de amor, lujuria y odio entre directores y estrellas (coeditores: Hilario J. Rodríguez i Carlos Tejeda). Calamar Edicions /Festival de Cinema d'Osca, 2010.[8]
Lo que los hombres no saben... el sexo contado por las mujeres, (edició i pròleg de Lucía Etxebarria), Martínez Roca/L'Eròtica Booket, 2009
Catàleg del fotògraf David Palacín per a la Biennal de Dakar (2002).[9]