La obra de Marta Traba se divide en dos vertientes: la de investigadora y crítica de arte (publicó 22 libros de crítica e historia del arte y cerca de 1.200 artículos y ensayos sobre artes visuales) y la de creadora literaria (siete novelas, un libro de poesía y dos de cuentos). Hija de inmigrantes gallegos, se formó en Filosofía y Letras en la Universidad de Buenos Aires (UBA), en 1944. Publicó sus primeros trabajos de crítica en el Anuario de Plástica entre 1945 y 1946.
En 1946 recibió una beca para estudiar en la Universidad de Chile (UC), seleccionada por el crítico Jorge Romero Brest, que pronto la nombró su asistente en los cursos de la Universidad de Buenos Aires. Cuando Romero Brest fundó la importante revista de arte Ver y Estimar, la invitó a ser la secretaria de redacción. Entre 1949 y 1950, Traba partió hacia París, donde estudió historia del arte en la Universidad de la Sorbona. En 1952, aún en la capital francesa, escribió su primer libro de poesía, Historia natural de la alegría. En 1954, casada con el periodista Alberto Zalamea, se trasladó a Colombia, donde participó de la revista Mito, con Jorge Gaitán Durán.
En Bogotá fue profesora de Historia del Arte en la Universidad Nacional y en la Universidad de los Andes, además de presentadora de un famoso programa de televisión sobre esa disciplina. Como resultado de sus cursos, en 1957 fundó la revista Prisma, que defendía la modernidad estética y la visualidad latinoamericana. En 1958 publicó el ensayo sobre estética El museo vacío y, en 1961, La pintura nueva en Latinoamérica, donde discutía y denunciaba el silencio sobre el arte de América Latina. Militó también por la creación del Museo de Arte Moderno (MAM) de Bogotá, del cual fue nombrada directora en 1962.
En 1966, luego de separarse de Zalamea, recibió el Premio Casa de las Américas, en Cuba, por su novela Las ceremonias del verano. Perseguida por fuerzas militares que invadieron la Universidad Nacional, abrió una librería con la intención de difundir la literatura latinoamericana. En 1968 fundó también una galería de arte. En 1969 dejó Colombia para vivir y trabajar en Montevideo con su nuevo marido, el crítico literario uruguayo Ángel Rama. En 1974 ambos se exiliaron en Venezuela. Hasta instalarse en Barcelona, en 1978, trabajó en diversas ciudades, como profesora, conferenciante o jurado, siempre creando y participando de polémicas culturales y políticas. En 1971 se publicó en México su polémico e influyente libro Dos décadas vulnerables en las artes plásticas latinoamericanas, 1950-1970, que analizaba el surgimiento y los significados de las vanguardias latinoamericanas.
La novela autobiográfica Conversación al sur (1981) y su ensayo Hipótesis de una escritura diferente, sobre las especificidades de una “literatura femenina”, la llevaron a los Estados Unidos, donde comenzó a enseñar y escribir. Por sus posiciones políticas de izquierda, el gobierno estadounidense le negó el permiso de permanencia. En 1983, año de su muerte en un accidente aéreo en Madrid, en el que también murió Ángel Rama, le fue concedida la nacionalidad colombiana. Traba dejó grabados veinte programas de televisión sobre arte moderno que fueron transmitidos durante el año 1984.
En 1983 se presentó en la XXII Bienal de São Paulo la instalación 100 Años de Amnesia (Homenaje a Marta Traba), creada por el artista guatemalteco Luis Díaz Aldana en 1981. En el Memorial de América Latina, también en São Paulo, hay una galería de arte que lleva su nombre. En 1994 apareció su último libro, Art of Latin America 1900-1980, en el cual analiza, país por país, los movimientos y las características del arte contemporáneo. En 2001, Victoria Verlichak publicó la biografía Marta Traba. Una terquedad furibunda (Buenos Aires, UNTREF- Fundación Proa).