Treningi tenisowe rozpoczęła w wieku siedmiu lat. Jej pierwszym trenerem był Włodzimierz Filipiak, który udzielał jej lekcji na kortach w Milanówku. W czerwcu 2000 zadebiutowała w juniorskim turnieju z cyklu ITF w Polsce i osiągnęła ćwierćfinał, ulegając Julianie Fedak. W kolejnych startach wielokrotnie kończyła swój udział na ćwierćfinale. Etap ten udało się jej pokonać w turnieju Prokom Open w 2001. Wówczas wygrała całe zawody, w finale pokonując Joannę Sakowicz. W następnym tygodniu również odniosła zwycięstwo, wygrywając z Tatianą Golovin w finale turnieju w Maroku. Wtedy też, partnerując francuskiej tenisistce, zdobyła trofeum w grze podwójnej. Występem w wielkoszlemowym US Open 2003 zakończyła swoje starty w gronie juniorek. 10 marca tego roku osiągnęła dziewiątą pozycję w juniorskiej klasyfikacji singlowej. Przez pewien czas była trenowana przez dawną czołową tenisistkę polską, Iwonę Kuczyńską.
Początki kariery profesjonalnej
W roku 2001 Marta otrzymała status profesjonalny i podjęła pierwszą próbę gry w turnieju profesjonalnym. Miało to miejsce w Sopocie, tenisistka otrzymała dziką kartę do kwalifikacji, ale przegrała w pierwszej rundzie z Darią Panową. W 2002 roku skorzystała z takiej samej szansy w Warszawie i był to jej debiut w turnieju głównym. Odpadła w pierwszym spotkaniu. W Sopocie doszła do półfinału debla razem z Klaudią Jans. W maju została sklasyfikowana w rankingach WTA.
W 2003 Domachowska debiutowała w reprezentacji Polski w Pucharze Federacji. Odniosła tam cztery zwycięstwa, w tym jedno nad Węgierką Melindą Czink. W czerwcu wygrała imprezę ITF w Toruniu, w finale pokonując Anastasiję Jakimawą.
2004
Polka dała o sobie znać w olimpijskim roku 2004. Wówczas wygrała dwa z rzędu turnieje ITF – w Warszawie i Belfort. Dwa miesiące później doszła do pierwszego w profesjonalnej karierze ćwierćfinału w marokańskiej Casablance. W Sopocie, grając z dziką kartą, poprawiła to osiągnięcie, pokonana przez Flavię Pennettę w półfinałach. Wyeliminowała Martę Marrero i Annę Smasznową. Po kilku słabszych startach we wrześniu wygrała cztery spotkania w Seulu, a w piątym – finałowym – uległa Marii Szarapowej. Do końca sezonu wystąpiła jeszcze w Linzu, gdzie w drugiej rundzie pokonała ją Amélie Mauresmo. 27 września została po raz pierwszy sklasyfikowana w gronie stu najlepszych tenisistek świata.
2005
Jako pierwsza rakieta kraju, Domachowska rozpoczęła rywalizację w sezonie 2005 od zawodów w Auckland. Niespodziewanie przegrała tam z Shenay Perry. Zrehabilitowała się jednak w Hobart, gdzie pokonała Akiko Morigami i Marię Elenę Camerin. Serię gorszych startów przerwała trzecią rundą w Amelia Island (porażka z Venus Williams), a kilka tygodni później drugim w karierze finałem w Strasburgu. Wygrała tam między innymi z Ai Sugiyamą; w ostatnim meczu przegrała z Anabel Mediną Garrigues. Po tym występie do września zwyciężyła tylko trzy spotkania singlowe. Przełom nastąpił w Pekinie, gdzie była w półfinałach. Ograła Meghann Shaughnessy i Zheng Jie, a Venus Williams ćwierćfinał oddała walkowerem. Marta nie poradziła sobie z Niemką Anną-Leną Grönefeld.
2006
Udanie otworzyła sezon 2006, wygrywając pierwszy w karierze turniej WTA w grze podwójnej. Miało to miejsce w stolicy Australii, Canberze, a partnerowała jej Włoszka Roberta Vinci. Była to ostatnia edycja tej imprezy i polsko-włoski duet nie miał szans na obronę tytułu. W singlu odpadła w pierwszej rundzie; podobnie jak tydzień później w Melbourne. Tam trafiła na jedną z głównych faworytek, Belgijkę Justine Henin-Hardenne. Pod koniec stycznia Domachowska udała się do Urtijëi i zaliczyła tam finał, przegrany w trzech setach z Evą Birnerovą. Kolejny sukces Domachowska odniosła w amerykańskim Memphis. Na twardych kortach dotarła do finału, trzeciego w karierze. Została pokonana przez Sofię Arvidsson. W Indian Wells odpadła w trzeciej rundzie. 3 kwietnia została sklasyfikowana na najwyższym w karierze, trzydziestym siódmym miejscu w rankingu WTA.
Wkrótce nastąpiło załamanie formy tenisistki z Warszawy, do czego w dużym stopniu przyczyniły się problemy osobiste. Marta startowała w wielu turniejach, ale tylko w nielicznych wygrywała spotkania. Do końca roku wyszła zwycięsko zaledwie z pięciu pojedynków i, jak sama przyznała, myślała o zakończeniu kariery sportowej. Latem osiągnęła dobre wyniki w grze podwójnej, wśród których znajdują się finał w Cincinnati (razem z Sanią Mirzą) i półfinał w Stanford z Marion Bartoli.
2007
Początek roku 2007 nie przyniósł znaczących zmian. Domachowska straciła pozycję numer jeden w Polsce na rzecz Agnieszki Radwańskiej i wypadła nawet do trzeciej setki światowej klasyfikacji WTA. Tenisistka nie była w stanie przejść kwalifikacji turniejowych. Na Australian Open po raz pierwszy zagrała w deblu ze starszą z sióstr Radwańskich. Polski debel odpadł w pierwszej rundzie. W marcu Polka odniosła pierwszą wygraną od dłuższego czasu, pokonując Catalinę Castaño w Indian Wells. Miesiąc później doszła do półfinału imprezy ITF w Dinan. Po raz drugi zagrała w Pucharze Federacji, zdobywając indywidualnie dwa punkty dla drużyny. W grze podwójnej grała z obiema siostrami Radwańskimi, ale Polki nie zwyciężyły żadnego z tych spotkań.
Domachowska wystartowała w trzech mniejszych turniejach, osiągając ćwierćfinał w Torrent. Triumfowała w konkurencji deblowej w Rzymie, partnerując Maret Ani z Estonii. Zakwalifikowała się do "polskiej imprezy WTA roku 2007" w Sztokholmie. W drugiej rundzie eliminacji pokonała Urszulę Radwańską, ale w drugim meczu głównej imprezy przegrała z późniejszą mistrzynią, Agnieszką Radwańską. W grze podwójnej partnerowała jej Emma Laine. Przegrały spotkanie otwarcia z siostrami Radwańskimi.
Druga rakieta Polski w dalszej części sezonu była w ćwierćfinale w Seulu, gdzie została pokonana przez Venus Williams. Na zakończenie roku triumfowała w turnieju ITF w Poitiers, wygrywając finał z Anną Lapuszczenkową.
2008
W styczniu 2008 wzięła udział w kwalifikacjach do wielkoszlemowego Australian Open. Po wygraniu trzech spotkań, w tym ostatniego z Ayumi Moritą, awansowała do drabinki głównej. Tam zaprezentowała wysoką formę, pokonując Mathilde Johansson, Sofię Arvidsson i Li Na. Jednocześnie tę samą fazę zawodów osiągnęła Agnieszka Radwańska. To pierwszy przypadek w historii polskiego tenisa, gdy dwie Polki znalazły się w czwartej rundzie. Domachowska odpadła w tej rundzie po wyrównanym meczu z Venus Williams 4:6, 4:6, w którym miała więcej wygranych piłek i inicjatywę. Awansowała na osiemdziesiąte drugie miejsce w światowej klasyfikacji WTA.
Następnie grała eliminacje do turnieju głównego Cachantun Cup. Jednakże przegrała w decydującym pojedynku z Hiszpanką Maríą José Martínez Sánchez. W kolejnym turnieju odpadła jeszcze wcześniej (tym razem w drugiej rundzie eliminacji) Copa Colsanitas Santander.
Po przerwie w grze wystąpiła w Pacific Life Open, gdzie odpadła w I rundzie z Cwetaną Pironkową. Następnie kontynuowała występy w USA, dochodząc dwa razy do II rundy. Najpierw w prestiżowym turnieju w Miami pokonała wyżej notowaną reprezentantkę gospodarzy Jill Craybas 6:4, 0:6, 7:6(6), by przegrać z Venus Williams 4:6, 3:6.
W turnieju Bausch & Lomb Championships w Amelia Island na Florydzie w pierwszej rundzie pokonała wyżej notowaną reprezentantkę gospodarzy Meghann Shaughnessy 6:2, 6:2, by w drugiej rundzie ulec rozstawionej z numerem 13, Francuzce Virginie Razzano 3:6, 6:2, 6:7(4) mimo prowadzenia w decydującym secie 5:2.
Podczas Family Circle Cup w Charleston spotkała się już w pierwszej rundzie z Agnieszką Radwańską. Było to drugie spotkanie tych dwóch tenisistek. Tym razem mecz był bardziej wyrównany, lecz zakończył się zwycięstwem Radwańskiej 6:4, 4:6, 6:3.
Na przełomie kwietnia i maja wzięła udział w turnieju pokazowym, Suzuki Warsaw Masters, zorganizowanym w Warszawie w miejsce usuniętego z kalendarza WTA, turnieju J&S Cup. Do startu w imprezie zaproszono sześć zawodniczek, które podzielono na dwie grupy. Domachowska trafiła do grupy czerwonej w wyniku głosowania dziennikarzy, wraz z Agnieszką Radwańską i Jeleną Diemientjewą. Już pierwszego dnia turnieju doszło do rewanżu za niedawną porażkę z Radwańską w Charleston. Tenisistki meczu jednak nie dograły do końca, ponieważ Radwańska zeszła z kortu przy stanie 6:7(1), 6:2 z powodu choroby. W drugim meczu fazy grupowej Domachowska wygrała z Diemientjewą 6:3, 6:4 i wygrała swoją grupę. W walce o finał uległa Marii Kirilenko 5:7, 3:6. W meczu o trzecie miejsce w turnieju spotkała się ponownie z Jeleną Diementiewą, ulegając 3:6, 3:6. Domachowska zajęła ostatecznie 4. miejsce w tym turnieju, wyprzedzając utytułowane Lindsay Davenport oraz Agnieszkę Radwańską.
Podczas turnieju Suzuki Warsaw Masters na konferencji prasowej po meczu z Diemientjewą doszło do podpisania umowy o współpracy pomiędzy Domachowską i Suzuki Motor Poland, głównym sponsorem warszawskiego turnieju. Na początek zawodniczka Warszawianki otrzymała do dyspozycji samochód japońskiego producenta, a inne szczegóły będą negocjowane później[1].
Domachowska wzięła udział w turnieju Istanbul Cup 2008 w Turcji. W I rundzie pokonała 7:6(2), 6:3 Marinę Erakovic z Nowej Zelandii. Kolejną rywalką Polki była Rosjanka Nadieżda Pietrowa. Marta przegrała z wyżej klasyfikowaną rywalką 2:6, 2:6. W spotkaniu tym Domachowska nie wygrała żadnego gema serwisowego. Po występie w Stambule Domachowska zagrała we French Open. W pierwszej rundzie Marta pokonała reprezentantkę Paragwaju Rossanę de los Ríos 3:6, 6:3, 6:1. W następnym spotkaniu Polka przegrała z Rosjanką Jeleną Diementiewą 1:6, 4:6. Ponadto Domachowska wystąpiła w grze podwójnej w parze z Alicją Rosolską. Zawodniczki te odpadły w drugiej rundzie turnieju.
W Wimbledonie dotarła do II rundy singla (po zwycięstwie nad Amerykanką Jill Craybas), gdzie przegrała z rodaczką Agnieszką Radwańską 1:6, 3:6. W turnieju tym wystąpiła także w deblu (w parze z Agnieszką Radwańską) i mikście (wspólnie z Fernando Verdasco). Polki dotarły do II rundy, gdzie przegrały z siostrami Williams, natomiast w mikście Domachowska z Verdasco przegrali już w pierwszym spotkaniu.
Następnie w Kanadzie na Rogers Cup, wygrała w I rundzie z Amerykanką Bethanie Mattek 7:5, 6:2, jednak w II przegrała 5:7, 7:5, 2:6 z Mariją Szarapową, która mimo kontuzji nie skreczowała.
Wystartowała w igrzyskach olimpijskich w Pekinie, jednak już w pierwszej rundzie singla uległa Cwetanie Pironkowej 2:6, 4:6.
W US Open 2008 odpadła już w I rundzie, przegrywając z niedawno pokonaną przez siebie Bethanie Mattek 7:6, 5:7, 4:6.
W turnieju Commonwealth Bank Tennis Classic 2008 na Bali po raz pierwszy w sezonie dotarła do ćwierćfinału, pokonując reprezentantkę gospodarzy Lavinię Tanantę, Amerykankę Jill Craybas i ulegając rozstawionej z nr 2 Szwajcarce Patty Schnyder. W grze podwójnej, występując z Rosjanką Nadią Pietrową, po raz piąty w karierze wystąpiła w finale. Zawodniczki zostały pokonane przez duet tajwańsko-chiński Hsieh Su-wei i Peng Shuai 7:6(4), 6:7(3), 7:10.
Do końca sezonu nie zagrała w żadnym turnieju, kończąc go na 56 miejscu w rankingu WTA Tour, zdobywając łącznie 572 pkt.
2009
Najlepszymi wynikami Domachowskiej w tym roku były turnieje w Fezie i Stambule, gdzie dochodziła do ćwierćfinałów. Ponadto pokazała się z dobrej strony w Warszawie, gdzie doszła do drugiej rundy. Sezon 2009 Polka zakończyła na 137. pozycji w rankingu WTA.
2010
Sezon 2010 był nieudanym sezonem dla Polki. Odpadała w pierwszych rundach turniejów w Memphis, Warszawie, Stambule i Kopenhadze, a jej największym sukcesem w tym roku był półfinał turnieju ITF w Midland. Sezon zakończyła na 296. pozycji w rankingu WTA.
W roku 2011 Domachowska nie zakwalifikowała się do nawet jednego turnieju WTA Tour. Po raz kolejny jej największym sukcesem był wynik z turnieju ITF. Był to turniej w Stambule, gdzie wygrała całe zawody, pokonując w finale Margalitę Czachnaszwili 7:5, 6:3.
2012
W roku 2012, po dwóch latach przerwy, Polka zdołała awansować do dwóch turniejów cyklu WTA Tour. W pierwszym z nich, w Bad Gastein, odpadła w pierwszej rundzie, przegrywając z Carlą Suárez Navarro. Podczas igrzysk olimpijskich, w których nie brała udziału, Domachowska wystartowała w turnieju w Baku. W pierwszej rundzie wygrała z Caroline Garcią wynikiem 1:6, 7:5, 6:0. W drugiej przegrała z Mandy Minellą 4:6, 5:7.
2013
W roku 2013 dwukrotnie wystąpiła w drabince głównej zawodów WTA Tour. Po raz pierwszy w Katowicach, gdzie otrzymała dziką kartę, następnie przegrywając w pierwszej rundzie. Zagrała również w turnieju w Strasburgu, gdzie po przejściu kwalifikacji odpadła w pierwszej rundzie.
Jest córką Barbary i Wiesława Domachowskich. Ma starszą siostrę Magdalenę. Mówi po polsku, angielsku, rosyjsku i hiszpańsku. Od 2013 jest związana z polskim tenisistą Jerzym Janowiczem, z którym ma syna (ur. w 2019). Para mieszka na stałe w Łodzi[2].