Marta Lucía Ramírez estudió derecho en la Universidad Javeriana, e hizo una especialización en derecho comercial de la misma universidad. También tiene un posgrado en derecho financiero de la Universidad de los Andes y una especialización en Alta Dirección Empresarial del Inalde. En 1996 fue fellow del Centro de Estudios Internacionales de la Universidad de Harvard.
Fue directora del Incomex entre 1990 y 1991, Viceministra de Comercio Exterior de Juan Manuel Santos, Ministra de Comercio Exterior durante casi todo el Gobierno de Pastrana y Embajadora en Francia entre febrero y julio de 2002. En ese momento volvió al país para convertirse en la primera mujer en ser Ministra Defensa, cargo que ocupó hasta 2003.
Como Ministra, Ramírez escribió el primer documento de la Política de Seguridad de Uribe y asumió varias medidas para modernizar el Ministerio de Defensa, centralizar sus compras y darle un manejo más gerencial a todo el sector. También intentó crear unos indicadores de éxito diferentes para las Fuerzas Militares, lo que a la postre provocó su abrupta salida del Ministerio.
Después de estar un tiempo en Francia, regresó a Colombia en 2004. Como había dejado una muy buena fama como Ministra, era cercana a Noemí Sanín y representaba la tecnocracia, entre 2005 y 2006 fue contactada por políticos que la querían reclutar en sus partidos y movimientos. Finalmente, cuando Germán Vargas Lleras consolidó Cambio Radical y Juan Manuel Santos organizó el Partido de La U, los dos le hicieron ofertas a Ramírez para que se laznara al Congreso.
Finalmente Ramírez aceptó la oferta de Santos y se lanzó al Senado. Salió elegida con casi 70 mil votos, un excelente resultado, e ingresó de lleno a la coalición uribista. Desde el principio de su paso por el Congreso armó una disidencia en La U, con Gina Parody, Armando Benedetti y el representante a la Cámara Nicolás Uribe, y esa independencia de carácter se mostró en los años siguientes, especialmente por haberse opuesto a la posibilidad de una nueva reelección.
En 2009 dejó su curul en el Senado con miras a las elecciones presidenciales de 2010, y luego renunció a La U pues dijo que no sentía garantías suficientes para enfrentar en el partido la precandidatura de Juan Manuel Santos.
Inicialmente se reunió con Antanas Mockus, Sergio Fajardo, Enrique Peñalosa y Luis Eduardo Garzón, personajes que coincidían en su oposición a la reforma política de Uribe y se empezó a rumorar la posibilidad de crear en conjunto un movimiento político.
Pero Ramírez empezó a tener acercamientos con su partido de toda la vida, el Conservador, y se retiró del proyecto de los 'quíntuples' . Participó de las elecciones internas del conservatismo como precandidata presidencial, en marzo de 2010, y quedó en tercer lugar con casi 240 mil votos, frente a más de un millón de los punteros, la ganadora Noemí Sanín y el ex ministro de Agricultura Andrés Felipe Arias.
También es portavoz de una coalición de grandes empresarios que busca proteger la industria colombiana e impulsar la creación de una política industrial desde el Gobierno.
En el sector privado ha trabajado como litigante, abogada externa, consultora jurídica del banquero Luis Carlos Sarmiento, presidenta de entidades financieras como Mazdacrédito, Fedeleasing e Invercolsa y de gremios como ANIF. Y tuvo una firma de consultoría "Ramírez & Orozco International Strategy Consultants", con Ángela María Orozco.
También fue profesora de derecho en la Universidad de los Andes y la Universidad Javeriana y es consultora en temas de desarrollo empresarial, comercio, negociaciones internacionales, inversión extranjera, seguridad, democracia, gobernabilidad y desarrollo regional.
Marta Lucía Ramírez fue candidata presidencial por el Partido Conservador para las elecciones de 2014, después de que arrasó en la convención conservadora de enero de ese año. Hizo su campaña en contravía de la mayoría de los congresistas conservadores, que apoyaban a Santos, y pese a ellos sacó casi 2 millones de votos, una votación superior a la de toda la lista azul al Congreso apenas dos meses antes.
Después de la primera vuelta adhirió a la candidatura uribista de Óscar Iván Zuluaga y se convirtió en su jefe de debate. Tras las elecciones continuó trabajando en su idea de convertirse en la jefa política del conservatismo.
En septiembre de 2017 anunció nuevamente que se lanzaría a la Presidencia, esta vez por firmas y renunciando al Partido Conservador debido a los escándalos de corrupción en los que están envueltos algunos de sus líderes, y sobre todo, por que las principales cabezas del conservatismo no la apoyaban en su aspiración.
Tras meses de negociación, y un poco a regañadientes, aceptó participar en la consulta de la Coalición del No liderada por Álvaro Uribe y secundada por Andrés Pastrana, que la apoyaba a ella. Al final perdió pero con una votación significativa de 1,5 millones de votos. Ese mismo día, Iván Duque la designó como su fórmula vicepresidencial y fue electa en el cargo en las elecciones de junio de 2018, convirtiéndose en la primera mujer que accede al cargo en la historia del país.