Net zoals zoveel acteurs en actrices begon Martha Hyer haar carrière in de toneelwereld. Ze werd ontdekt door een talentenjager van Paramount toen ze in het stuk The Women speelde in het Pasadena Playhouse. Wat volgde waren aanvankelijk rollen in B-films, meestal als lerares of een dochterrol. In de jaren ’50 onderging ze een kleine metamorfose door als brunette haar haar te verven waardoor ze als rijk blondje te zien was in Sabrina van Billy Wilder.

Nadat ze in 1966 trouwde met producent Hal B. Wallis, haar tweede echtgenoot, heeft ze geen rollen van betekenis meer vertolkt.

In 1990 werd haar autobiografie uitgebracht onder de titel Finding My Way.