Martha E. Sommer studierte Mikrobiologie an der University of Texas in Austin und promovierte in Biochemie an der Oregon Health & Science University. Während ihrer Doktorarbeit im Labor von Prof. David L. Farrens entwickelte sie empfindliche fluoreszenzbasierte Methoden zur Beobachtung der Dynamik von Proteininteraktionen bei der Signaltransduktion. Diese frühen Arbeiten legten den Grundstein für viele wichtige Entdeckungen, wie Arrestine die therapeutisch wichtigen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) regulieren. Im Jahr 2007 erhielt sie ein Stipendium der National Science Foundation (USA), um diese Studien bei Prof. Klaus-Peter Hofmann an der Charité Berlin fortzusetzen. Seit 2013 leitet sie ihre eigene Forschungsgruppe an der Charité und gründete 2019 das Europäische Forschungsnetzwerk für Signaltransduktion (ERNEST), das von COST (European Cooperation in Science and Technology) finanziert wird.
Seit 2021 baut Martha Sommer bei ISAR Bioscience die neue Signalling Platform auf. Mit ihrem Team entwickelt sie Werkzeuge und Ansätze zur Unterstützung der nächste Generation der GPCR-Wirkstoffforschung.