Datter af en ugift tekstilarbejderske. Hun uddannede sig som smørrebrødsjomfru, før hun flyttede sammen med brolæggeren Karl Johansson, der blev far til de fem sønner, hun fødte mellem 1910 og 1916. I 1922 begyndte hun at skrive i den anarkistiske venstrepresse, og i 1927 mødte hun Harry Martinson, der dengang var en fattig landstryger-poet, som fra 1929 til 1941 blev hendes anden mand. Pigmamma. Roman ur arbetarkvinnornas värld, der var skrevet 1924-25, blev i 1927 udgivet som føljeton i det anarkistiske tidsskrift Brand. Hendes bogdebut kom 1933 med Kvinnor och äppelträd (da. 1947), som introducerede noget nyt i svensk litteratur, nemlig moderkroppen som det centrum, hvorom alle slags proletariske erfaringer organiserer sig.
Moa Martinson arbejdede i 1930’erne med forskellige genrer for at finde frem til et sprog, der kan beskrive især kvindernes liv på bunden af samfundet. Digtsamlingen Motsols, 1937, romanerne Sallys söner, 1934, Rågvakt, 1935, og Drottning Grågyllen, 1937 (da. 1944), problematiserer tidens primitivistiske tendens ved at fokusere på seksualitetens komplikationer for kvinden i lighed med trilogien om en proletarpiges udvikling og forhold til moderen og stedfaderen: Mor gifter sig, 1936 (da. 1944), Kyrkbröllop, 1938 (da. 1945), og Kungens rosor, 1939 (da. 1945).
I begyndelsen af 1940’erne vandt hun et stort publikum gennem forlaget Folket i Bilds billigbøger, og samtidig rejste hun rundt og holdt foredrag i folkeparker og forsamlingshuse over hele landet. Det östgötske epos Vägen under stjärnorna, 1940 (da. 1942), Brandliljor, 1941 (da. 1943), og Livets fest, 1949 (da. 1950), har som oplæg Gösta Berlings Saga. Her skildres industrialismens udsugning af folket på landet, og hvordan kvinderne kommer i klemme. I landbruget er deres indsats vigtig, mens fabrikkerne driver rovdrift på og nedvurderer den kvindelige arbejdskraft. Romanerne om arbejderkonen Betty i 1910’erne, Den osynlige älskaren, 1943 (da. 1946), Du är den enda, 1952 (da. 1953), Klockorna vid Sidenvägen, 1957, og Hemligheten, 1959, udforsker gennem en indre monolog en kvindes bevidsthed. Moa Martinson fik i 1944 Samfundet De Nios pris.
Udvalgt litteratur om forfatteren
Glann Boman: Moa i brev och bilder, 1978
Kerstin Engman: Moa Martinson. Ordet och kärleken, 1990
Carl Johan Ljungberg: "Moa Martinson" i: I röda tankespår: svensk skönlitteratur som vägröjare för välfärdsstaten, 2009
Ebba Witt-Brattström: Moa Martinson. Skrift och drift i trettiotalet, 1988
Ebba Witt-Brattström: "Stor padda i liten pöl: Moa Martinson och syndikalismen" i: Lars Furuland (red.): Arbetarförfattarna och syndikalismen, 1999
