Primero quería ser bailarina, luego actriz de doblaje y terminó convirtiéndose en una de las actrices más reconocidas de España. Mona Martínez estudió danza clásica y flamenco en la escuela de Tona Radely, una de las bailarinas de flamenco más alabadas de toda España. Pronto descubrió que la pasión que sentía por el baile no era la misma que por la actuación, lo que la impulsó a comenzar una carrera sobre las tablas y en la pantalla chica. En televisión debutó con Padre coraje (2002) y tuvo su primera participación en cine con Al sur de Granada (2003), aunque fue un papel secundario. En el 2005 participó junto a Óscar Jaenada en Camarón, la película biográfica de dicho músico de flamenco. Continuó trabajando en teatro, logrando ser reconocida por obras como  Ay Carmela! En el 2016 participó en el fenómeno televisivo, Vis a Vis, y, posteriormente, en Paquita Salas. En cine apareció, junto a Antonio de la Torre, en El Reino en el 2018. Al año siguiente tuvo una pequeña participación en Terminator: Destino Oculto, lo que le ganó reconocimiento internacional. Resultó nominada en la categoría de Mejor actriz en los Premios Goya del 2020 gracias a su trabajo en Adiós (2019).