Marta Feuchtwanger wurde als drittes Kind des jüdischen Textilkaufmanns Leopold Löffler und Johanna Reitlinger Löffler in München geboren. Sie wuchs in gut situierten Verhältnissen auf. Ihre Eltern gehörten den Reformjuden an, die gegenüber der orthodoxen Gemeinschaft die große Mehrheit der jüdischen Bevölkerung in München darstellten. Sie war die Ehefrau des Schriftstellers Lion Feuchtwanger und eine wichtige Persönlichkeit im Kreis der deutschen Exilanten und des kulturellen Lebens in Los Angeles.

Die Hochzeit mit Feuchtwanger fand 1912 statt. Ab diesem Zeitpunkt unternahmen sie eine intensive Reiseaktivität durch Südfrankreich, Italien, Monaco, die Schweiz, Marokko, Tunesien und Grossbritanien. Ihre einzige Tochter starb sehr früh an Typhus in Italien und die Erfahrung dieses Verlusts ging später in einige Romane Lion Feuchtwangers ein. 1925 zogen die Feuchtwangers nach Berlin wo sie aufgrund der Machtergreifung Hitlers nicht mehr zurückkehren konnten. Als Adolf Hitler als Reichskanzler vereidigt wurde, hielt sich Marta Feuchtwanger in St. Anton (Schweiz) auf, während Lion Feuchtwanger sich auf einer Lesereise in den USA befand. Als sich die Situation in Deutschland schnell verschlechterte, entschloss dieser sich nicht, wie geplant, nach Deutschland zurückzukehren, sondern zu Marta nach St. Anton zu reisen. Von dort aus reisten sie gemeinsam nach Südfrankreich.1933 emigrierten sie zunächst nach Sanary-sur-Mer, von wo aus sie 1940 über Spanien und Portugal ins amerikanische Exil nach Los Angeles flohen.

Marta Feuchtwanger war für Lions kreativen Schaffensprozess wichtig, den sie durch Kritik und Lektorat intensiv begleitete. Nach dem Tod ihres Mannes 1958 übertrug Marta Feuchtwanger  ihr Haus, die Villa Aurora, sowie die Bibliothek Lion Feuchtwangers der USC Library und verwaltete diese bis zu ihrem Tod 1987. Darüber hinaus nahm sie über 50 Stunden Oral History auf und erhielt 1966 das Große Bundesverdienstkreuz sowie 1980 die Ehrendoktorwürde der University of Southern California.