มาร์ธา เชส เกิดในปี ค.ศ.1927 ที่คลีฟแลนด์ไฮท์ ในโอไฮโอสหรัฐมเมริกา[1] พ่อของเธอเป็นอาจารย์สอนวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Western Reserve เธอโตมากับครอบครัวของเธอที่คลีฟแลนด์ไฮท์ ในโอไฮโอสหรัฐมเมริกา[2] หลังจากจบจากโรงเรียนมัธยมคลีฟแลนด์ไฮท์ เธอสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัย Wooster ในปี ค.ศ.1950 และได้ทำงานเป็นผู้ช่วยวิจัยก่อนกลับมาศึกษาต่อระดับปริญญาเอก ในปี ค.ศ.1959 และได้สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี ค.ศ.1964 ในสาขาจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย[3][4]