Marsai Martin ottiene il suo primo lavoro nel 2009, a cinque anni, per uno spot pubblicitario. Nel 2013 si trasferisce a Los Angeles per far carriera in televisione. Ottiene il ruolo di Diane Johnson nella serie televisiva commedia Black-ish che interpreta dal 2014 e per la quale ha vinto ed è stata candidata a numerosi premi. Nel 2016 debutta sul grande schermo con la pellicola drammatica An American Girl Story - Melody 1963: Love Has to Win con la quale vince il BET Award per la miglior recitazione. Nello stesso anno appare nel film biografico Nina (basato sulla storia di Nina Simone) e doppia un episodio della serie animata Elena di Avalor. Nel 2017 ha un ruolo di supporto nella commedia Fun Mom Dinner. Nel 2018 è guest star nella serie televisiva commedia Unbreakable Kimmy Schmidt su Netflix. Nel 2019 recita e produce nel film La piccola boss[1], diventando così la più giovane produttrice nella storia del cinema[2]
. Nello stesso anno appare nell'episodio pilota di Mixed-ish[3], spin-off di Black-ish, sempre nel ruolo di Diane Johnson.
