Marta Gastini, figlia di un avvocato e di una pittrice, è nata ad Alessandria nel 1989, dove ha frequentato il Liceo classico “Giovanni Plana”. Nel frattempo, ha studiava anche canto, teatro e danza.

La giovane attrice dopo il liceo si è trasferita a Roma. Ma prima del diploma, a 17 anni ha frequentato gran parte del quarto anno di liceo in un college di Canterbury. Qui ha perfezionato il suo inglese ed ha frequentato anche un corso di teatro. Nell’estate successiva ha frequentato un corso di recitazione della New York Film Academy tenuto a Parigi.

In seguito ha debuttato come attrice con la serie televisiva Il bene e il male. Trasferitasi a Roma, recita nella miniserie L’uomo che cavalcava nel buio, al fianco di Terence Hill. Sempre giovanissima, esordisce al cinema con il film di Leonardo Pieraccioni Io & Marilyn.

Nella capitale, si iscrive a Giurisprudenza all’Università di Roma Tre.

Protagonista del film horror Il rito, Marta Gastini appena ventenne recita accanto al premio Oscar Anthony Hopkins. Il ruolo le varrà una nomination al Nastro d’argento alla miglior attrice non protagonista. Interpreta poi per la televisione il ruolo di Giulia Farnese nella serie I Borgia. Nell’estate del 2011 è protagonista del nuovo film di Dario Argento, Dracula 3D. L’anno dopo è Nina/Ariel nell’opera prima di Simone Gandolfo Evil Things – Cose cattive, quindi è Sofia nel film La moglie del sarto, per la regia di Massimo Scaglione.

Diventa poi protagonista di Questi giorni, per la regia di Giuseppe Piccioni. Recita tra le ultime pellicola in Bentornato presidente e L’eroe, mentre in televisione è protagonista della serie Passeggeri notturni, tratta dal libro omonimo di Gianrico Carofiglio, disponibile sulla piattaforma RaiPlay dal 25 febbraio 2020 con 10 episodi da circa 13 minuti l’uno.