Die Marthastraße war eine Anliegerstraße in den Leipziger Stadtteilen Neuschönefeld (Hausnummern 1–35 und 2–6) und Volkmarsdorf (Hausnummern 8–34). Sie hatte den amtlichen Straßenschlüssel 02107.
Die ca. 320 Meter lange Straße begann ursprünglich an der Einmündung der Melchiorstraße (bis 1906 »Georgstraße«) in die Straße Rabet und führte zunächst geradlinig in ost-südöstliche Richtung. An der Einmündung der von Norden kommenden Reinhartstraße (bis 1906 »Heinrichstraße«) wendete sie sich nach Osten und mündete schließlich in die Hermann-Liebmann-Straße (ursprünglich »Kirchweg«, später »Kirchstraße«, »Alfred-Kindler-Straße« und wieder »Kirchstraße«). Die geradzahligen Hausnummern befanden sich auf der südlichen Straßenseite.
Die Straße wurde wahrscheinlich mit der Gemeinde Neuschönefeld in den 1840er Jahren angelegt. Im Flurbuch von Neuschönefeld 1849 wird sie Grenzstraße (Grenzſtraße)? genannt. Später, beispielsweise auf Hetzels Karte 1864 oder im Adressbuch 1866, trug sie den Namen Schulgasse (Schulgaſſe), zuletzt (beispielsweise im Adressbuch 1880) hieß sie Schulstraße (Schulſtraße).
Ursprünglich existierte keine straßenweise Hausnummerierung: die Häuser wurden mit ihrer (in jeder Gemeinde fortlaufenden) Katasternummer bezeichnet. Später erfolgte die Hausnummerierung fortlaufend: für Neuschönefeld von 1 (an der Melchiorstraße), 2, 3, 4 usw. bis 17 (an der Hermann-Liebmann-Straße); für Volkmarsdorf von 1 (an der Hermann-Liebmann-Straße), 2, 3, 4, usw. bis 15.
Am 1. Januar 1890 wurden die Gemeinden Neuschönefeld und Volkmarsdorf in die Stadt Leipzig eingemeindet. Damit entstand ein Namenskonflikt, da es in der Innenstadt bereits eine Schulstraße gab: die heutige Ratsfreischulstraße. Daher wurde es erforderlich, die Schulstraße im Leipziger Osten umzubenennen.
Am 20. Juni 1893 wurde beschlossen, in der noch immer für jeden Stadtteil einzeln und fortlaufend nummerierten Straße die »moderne« Hausnummerierung einzuführen: ungerade Nummern auf der Nordseite, gerade Hausnummern gegenüber.
Am 8. April 1905 wurde beschlossen, die Neuschönefelder und Volkmarsdorfer Schulstraße mit Wirkung zum 1. Januar 1906 in Marthastraße (Marthaſtraße) umzubenennen. Dabei dürfte es sich um eine reine »Vornamenstraße« handeln, bei der kein Bezug zu einer konkreten Person besteht.1)
Als 1976 die Arbeiten zur Anlage des Stadtteilparks Rabet begannen, war auch die Marthastraße betroffen. In den Folgejahren wurde die Bebauung auf der Nordseite abgebrochen und in die Grünanlage einbezogen.
Bei der Einführung der Kommunalen Gliederung zum 18. März 1992 wurde die Marthastraße dem Ortsteil Neustadt-Neuschönefeld zugeordnet.
Nachdem auch die Südseite der Marthastraße vollständig abgebrochen war, wurde die Straße im Jahr 2004 zunächst entwidmet. Am 26. April 2006 wurde dann auch der Straßenname offiziell aufgehoben.