Marta Vannucci nasceu em Florença, na Itália. Ainda criança, em 1927, migrou com a família para o Brasil em razão da ascensão do fascismo na Itália. Filha de um médico cirurgião, livre-docente das universidades de Pádua e Florença, cresceu em um ambiente intelectual que marcou profundamente sua formação científica. O pai, que atuava no Hospital Matarazzo, faleceu em 1937, episódio que, segundo a própria Marta, foi decisivo para sua trajetória: “Quem realmente formou minha alma de cientista foi meu pai”.
Realizou o ensino fundamental no Colégio Dante Alighieri, em São Paulo, e ingressou na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo (USP). Aos 25 anos, em 1944, obteve o doutorado em zoologia pela USP, sob a orientação de Ernest Marcus, com a tese “Hydroida Thecaphora do Brasil”. Atuou como assistente de Marcus entre 1944 e 1950.
Após o doutorado, foi convidada a integrar o então Instituto Paulista de Oceanografia, que viria a se tornar o Instituto Oceanográfico da USP. Sob a direção de Wladimir Besnard, dedicou-se inicialmente ao estudo dos manguezais da região de Cananeia, especialização que a tornaria referência internacional. Em 1956, recebeu bolsa da Unesco para pesquisas na Estação de Biologia Marinha de Millport, na Escócia, visitando importantes centros científicos europeus.
Nos anos 1960, já como diretora do Instituto Oceanográfico, teve papel central na consolidação da oceanografia no Brasil. Negociou a aquisição e acompanhou a construção do navio de pesquisas Professor Wladimir Besnard e ampliou os estudos em plâncton e ecossistemas costeiros. Em articulação com Wladimir Besnard, contribuiu decisivamente para a incorporação do Instituto Oceanográfico à USP, em 1951, por meio da Lei nº 1.310, que também criou o CNPq.
Em 1969, Marta Vannucci iniciou uma extensa atuação internacional junto à Unesco. Entre 1970 e os anos seguintes, ocupou cargos de alto nível como Perita em Ciências do Mar, diretora do escritório regional da Unesco em Nova Delhi e consultora técnica chefe de programas das Nações Unidas para a Ásia e o Pacífico voltados aos manguezais. Atuou ainda como gestora de projetos para o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) e para a International Society for Mangrove Ecosystems (ISME), da qual se tornou vice-presidente, cargo que continuou a exercer após sua aposentadoria, em 1990.
Ao longo da carreira, realizou pesquisas em zoologia, biologia marinha e oceanografia biológica no Brasil, Estados Unidos, México, países da América Central, Europa, sul e sudeste asiático, Austrália, Japão e ilhas do Pacífico. Publicou cerca de 100 trabalhos científicos, orientou doutorandos em diversos países e atuou intensamente na divulgação científica. Nos últimos anos, dedicou-se também ao estudo de textos védicos e culturas tradicionais do Himalaia, publicando dois livros na Índia.
Primeira mulher a tornar-se membro titular da Academia Brasileira de Ciências, Marta Vannucci foi agraciada com a Grã-Cruz Oficial da Ordem Nacional do Mérito Científico. Seu legado permanece vivo tanto na ciência brasileira quanto na promoção da participação feminina nas ciências do mar, sendo celebrado pelo Prêmio Marta Vannucci para Mulheres na Ciência do Oceano, criado em 2021. Marta Vannucci faleceu em São Paulo, aos 99 anos.