Martina recita anche nel film tv diretto da Carlo Vanzina Piper, in cui canta e balla famose canzoni degli anni '60. Lavora anche nella mini serie Le ragazze di San Frediano di Vittorio Sindoni e nello stesso anno viene chiamata ad interpretare un piccolo ruolo nel famoso film di Steven Soderbergh Ocean's Twelve al fianco di Brad Pitt e George Clooney.

Da allora Martina si dedica a importanti progetti per il grande schermo, recita ne Il mattino ha l'oro in bocca di Francesco Patierno e ne Il seme della discordia di Pappi Corsicato, in concorso al Festival di Venezia nel 2008. Nel 2009 partecipa, nel ruolo di Donatella, al Colossal Americano Nine di R. Marshall vicino a Daniel Day-Lewis e Marion Cottillard.

Tra i lavori di Martina del 2014: Ti presento un amico di Carlo Vanzina con Raoul Bova e Barbara Bobulova, Un pugno e un bacio di Angelo Longoni e Sapore di te di Carlo Vanzina. Nel 2015 è nel cast del film Rosso Mille Miglia, diretto da Claudio Uberti, e prende parte, nel ruolo di giudice, al talent show Chance su Agon Channel. Nel 2016 prende parte a diverse produzioni: al cinema è tra i protagonisti dei film Prima di lunedì, diretto da Massimo Cappelli, e Attesa e cambiamenti, per la regia di Sergio Colabona, mentre in televisione è nel cast delle fiction Matrimoni e altre follie, in onda su Canale 5, e L'allieva, trasmesso da Rai 1. Nel febbraio 2017 torna in televisione nel ruolo di Elena nella fiction Amore pensaci tu, in onda in prima serata su Canale 5, e contemporaneamente prende parte come concorrente alla dodicesima edizione del talent show Ballando con le stelle, condotto da Milly Carlucci su Rai 1, dove si classifica al terzo posto.

Martina ha preso parte anche a numerosi cortometraggi, è stata la protagonista di svariati videoclip e ha prestato la propria immagine come testimonial in numerose campagne pubblicitarie.