Brunet fue la única hija del chileno Ambrosio Brunet Molina y de la española María Presentación Cáraves de Cossio. Sus primeros años de vida fueron en el fundo Pailahueque de Ercilla, cerca de Victoria en la Provincia de Malleco, en el sur de Chile. En Chile, nunca asistió al colegio, sino que pasó sus primero años de vida en el Fundo Pallahueque cerca de Victoria, junto a profesores particulares de Castellano, Literatura, Historia, Geografía y Ciencias Naturales. Su cercanía temprana con el mundo rural y campesino fue clave para el imaginario criollista que desarrolló en su novelas. A los 14 años, Marta partió junto a su familia a Europa, dejando atrás un destino doméstico, y en busca de nuevos horizontes intelectuales. Allá se encontró con la obra de Marcel Proust, Miguel de Unamuno, Azorín y Luigi Pirandello, quienes influenciaron su forma de escribir y su interés por desarrollar conflictos humanos y sociales en sus relatos. Tras la llegada de la Primera Guerra Mundial regresó a Chile. En 1923 publicó su primera novela, Montaña adentro.​ Esta obra le valió ser aclamada por la crítica literaria chilena, y Marta Brunet pasa del anonimato a la fama, convertida ya en la mujer que encabezaba la nueva narrativa femenina chilena. En 1924 falleció su padre, por esta razón, además del trastorno mental de su madre, se desvinculó de la literatura, y se dedicó a publicar recetas de cocina. En 1926 entregó a la imprenta otras dos novelas: "Don Florisondo" y "Bestia dañina", en las que siguió con las temáticas campesinas, que le sirvieron de pre­texto para realizar hermosas descripciones paisajísticas. Por lo demás, los argumentos seguían siendo de cierta dureza y en el caso de "Bestia dañina" entraba en el género melodramático. Posteriormente, en 1928 viajó a Santiago para luego inscribirse en la Escuela novelista Criollista. Publicó sus primeros cuentos en el diario La Discusión de Chillán y en 1933 recibió el Premio de Novela de la Sociedad de Escritores de Chile. En el año 1931 publicó la obra "La hermanita hormiga" en la editorial Nascimiento, tratado de arte culinario que incluye recetas e instrucciones para la "correcta" disposición de la mesa. Desde 1934, trabajó como redactora en la revista Familia, siendo posteriormente su directora. En 1938, publicó "Cuentos para Marisol", y en 1943, "Aguas Abajo", colecciones de cuentos por los que recibiría el Premio Atenea, conferido por la Universidad de Concepción. En 1939 fue nombrada Cónsul Honorario de La Plata por el presidente Pedro Aguirre Cerda. En 1943, el presidente Juan Antonio Ríos la designó Cónsul de Profesión adscrito al Consulado general de Chile en Buenos Aires hasta 1952. El año 1943 se le otorgó el Premio Atenea de la Universidad de Concepción por su obra Aguas abajo. En 1961 fue galardonada con el Premio Nacional de Literatura.​ Fue la segunda mujer en obtener el galardón luego de Gabriela Mistral. El 7 de junio de 1962 fue declarada Hija Ilustre de Chillán. En octubre de 1963 fue nombrada Agregado Cultural de la Embajada de Chile en Brasil. En diciembre del mismo año fue nombrada Agregada Cultural de la Embajada de Chile en Uruguay además de ser incorporada a la Academia Nacional de Letras del Uruguay. Marta Brunet falleció en Montevideo, Uruguay, el día 27 de octubre de 1967,2​ mientras leía su discurso de incorporación a la Academia Uruguaya de las Letras. No tuvo descendientes. En su testamento, instituyó como heredera universal de sus bienes a la Universidad de Chile.