En 1911, elle fit sa première communion et en 1916 quitta l'école pour travailler à la maison et dans les champs comme c'était alors le cas pour les filles de son âge. En 1918, elle est victime d'une encéphalite léthargique (résultant de la fameuse grippe espagnole qui fit plus de ravages en Europe entre 1918 et 1930 que la guerre de 14-18 elle-même) qui la laisse dans le coma pendant 27 mois. En 1921, après avoir reçu l’extrême-onction, son état s'améliora et elle put marcher avec des béquilles. Elle a 20 ans lorsqu'elle vit une première expérience mystique et ressent un appel à offrir sa vie pour « la conversion des pécheurs et la sanctification des âmes »[réf. souhaitée].

Elle accomplit alors deux pèlerinages, commençant à se découvrir une vocation particulière à la souffrance. Le 15 octobre 1925, elle écrivit sa consécration totale à Dieu : « Je me remets à Vous sans réserve et sans détour ». En 1926, elle tomba gravement malade et à partir du 25 mars 1928, ses jambes restèrent définitivement paralysées. Depuis ce jour-là, il lui fut impossible d'absorber de la nourriture, si ce n’est la communion, ni de dormir. Après le 2 février 1929, ses bras aussi furent paralysés. En 1930, elle entre dans le tiers-ordre franciscain. Un mois plus tard, Jésus lui apparaît[réf. nécessaire].

Dans le même temps, elle reçoit les stigmates et, à partir de là, vécut régulièrement, du jeudi au vendredi, la Passion du Christ d’une façon si intense que le sang lui sortait du front et des yeux. À seize ans, elle aurait dit à son père, (parlant d'elle-même... ), en lui montrant une simple croix de bois vide de Christ: « il n'y a personne, on s'y mettra ».

A partir de 1940, elle est paralysée des quatre membres et a perdu la vue. Elle vit recluse dans la chambre de la ferme familiale, alitée en permanence, ne boit pas, ne dort pas et ne se nourrit que d'hosties consacrées jusqu'à son décès en 1981[réf. nécessaire].

Sous son impulsion, fut ouverte le 12 octobre 1934 une école chrétienne pour filles, suivie plus tard d’un collège et d’une école ménagère. Le 10 février 1936, elle exprima le désir que fussent construits des Foyers de Charité qui devaient être des communautés de prêtres et de laïcs, réunis pour des exercices spirituels, qui porteraient témoignage de la Lumière, de l’amour du prochain et de l’amour de Dieu par une vie de prière et de travail dans le monde. Les premiers exercices pour femmes commencèrent à l'école le 7 septembre de la même année. Par la suite furent proposés des exercices auxquels participaient hommes et femmes, ce qui était alors une grande nouveauté. Le 17 mai 1948, un bâtiment propre était construit à Châteauneuf-de-Galaure pour le Foyer de Charité.

Quasi inconnue sa vie durant, après son enterrement, (le 12 février 1981, auquel assistèrent 6 évêques et environ 7 000 personnes[réf. nécessaire]), les consignes de discrétion autour de Marthe Robin furent implicitement levées, et des récits de sa vie furent largement diffusés de par le monde. Une enquête diocésaine en vue de sa béatification est ouverte en 1991, et déposée à Rome en 1996. La décision finale n'a pas été prise à ce jour.

De nombreux Foyers de Charité furent construits d’abord en France et plus tard dans le monde entier, comme par exemple en Suisse (1969 à Bex) et en Allemagne (1972 à Gunzenbach, dans la commune de Mömbris). En 2002 existaient plus de 70 établissements. En 2004 on commença à construire deux foyers en Autriche.

Les réflexions et les prières, qu'elle rédigeait elle-même au début et dictait par la suite, sont très connues surtout dans le catholicisme français. Elle recevait de nombreuses visites de personnes qui appréciaient ses conseils, comme Estelle Satabin, Jean Guitton, Marcel Clément, Marie-Dominique Philippe, Thomas Philippe... et c’est ainsi qu’elle exerça une grande influence dans l'apparition de nouvelles communautés, comme par exemple la Communauté Saint Jean, la Communauté de l'Arche la Communauté de l'Emmanuel et la Communauté des Béatitudes.

Marthe Robin recevait l'hostie au maximum deux fois par semaine. Il est dit qu'elle ne l'avalait pas.Des médecins auraient constaté, ainsi que ceux qui étaient présents auprès d'elle, que Mme Robin, n'avait pas de métabolisme. Ces témoins affirment que l’hostie se précipitait des doigts du prêtre vers Mme Robin et disparaissait immédiatement au contact de sa bouche. Sa maladie aurait atrophié son oesophage à plusieurs périodes de sa vie lui interdisant d'avaler quoi que ce soit.

Il est prétendu que des médecins ont étudié le cas de Marthe Robin, de son inédie et de ses stigmates. L'Église est prudente sur ces phénomènes mystiques. On pense également à Thérèse Neumann, pour laquelle a été introduit auprès du Vatican un procès en béatification qui, là non plus, n'a pas abouti à ce jour.

Le charisme de Marthe Robin procédait, entre autre, du discernement : Elle pénétrait les cœurs et les âmes, trouvait le mot juste, le conseil, l'encouragement des petits et des grands qui venaient chercher une direction de vie auprès d'elle. Elle avait également des lumières particulières sur la façon dont le monde tournerait : la guerre, une nouvelle pentecôte sur l'Église, la place de la France dans le monde...

La France tombera très bas. Plus bas que les autres nations, à cause de son orgueil […]. Il n'y aura plus rien. Mais dans sa détresse, elle se souviendra de Dieu et criera vers Lui, et c'est la Sainte Vierge qui viendra la sauver. La France retrouvera alors sa vocation de Fille aînée de l'Eglise, elle sera le lieu de la plus grande effusion de l'Esprit Saint, et elle enverra à nouveau des missionnaires dans le monde entier.