Era hija de Ricardo Cavallo, ingeniero civil, y María Teresa de Cavallo. Fue la mayor de tres hermanas.^[2]​ Al terminar el secundario quiso estudiar filosofía en la Universidad de Buenos Aires, pero su familia no la dejó, por lo que estudió en la Escuela Normal Nacional. Decidida a profundizar sus estudios, asistió como oyente al curso de «Filosofía de la Ciencia» impartido por Mario Bunge en la Facultad de Filosofía y Letras de la Universidad de Buenos Aires. Allí lo conoció, y a pesar de que el era un hombre casado, la reticencia de Marta y la negativa de su familia, se casaron en 1958, siendo la segunda esposa de Mario Bunge.^[3]​

Al año siguiente, Marta terminó su licenciatura en Filosofía; y luego se anotó en la Universidad de Buenos Aires para estudiar la licenciatura en matemáticas. En el periodo 1960-1961, Mario Bunge fue invitado como profesor visitante en la Universidad de Pensilvania. Ante esto, Marta solicitó realizar los estudios de posgrado allí, siendo aceptada. Volvieron a la Argentina al año siguiente, pero poco después, a medida que la situación política en el país iba deteriorándose, decidieron abandonar el país en 1963.^[2]​

Años mas tarde, Marta obtuvo una maestría en Matemática en 1964, y doctorado en la Universidad de Pensilvania en 1966. Su tesis, titulada "Categories of Set Valued Functors", fue dirigida por Peter J. Freyd y William Lawvere.^[4]​ Cuando le ofrecieron un puesto de investigación postdoctoral en McGill en 1966, su esposo la acompañó allí, y posteriormente permanecieron en Canadá.^[5]​ Se incorporó como profesora adjunta en McGill en 1969, fue ascendida a profesora titular en 1985 y se jubiló como profesora emérita en 2003.^[6]​

Falleció el 25 de octubre de 2022 en Brooklyn (Nueva York). Su biblioteca personal compuesta por más de 800 libros fue donada por sus hijos al Instituto de Matematicas y Estadisticas de la Universidad de São Paulo.^[7]​

Marta se casó con Mario Bunge, un físico y filósofo argentino reconocido mundialmente. Ellos tuvieron dos hijos, Eric, un arquitecto que trabaja en Nueva York, y Silvia, una neurocientífica cognitiva en Universidad de California en Berkeley. Además de dedicar su vida a la matemática, era apasionada por la música clásica, la literatura, el cine, la historia, los asuntos mundiales y viajar.^[8]​