Kellie Martin még csak hét éves volt, amikor pimaszul megkérdezte az egyik barátját, hogy szerepelhet-e az apja aktuális műsorában. A barát apja Michael Landon (A farm, ahol élünk) volt, aki akkoriban épp a Murphy atya című sorozatot forgatta, és könnyekig hatódott a kislány kérésén, úgyhogy írt is neki egy rövid szerepet gyorsan. Mázli, hogy Martin önérvényesítési képességei ennyire fejlettek voltak már akkor is, nélkülük ugyanis nem sokra ment volna, tekintve, hogy szüleinek semmi közük nem volt a szórakoztatóiparhoz. „Elfogadták, hogy komolyan gondolom a színészkedést, ezért megengedték, hogy egy évig kipróbáljam benne magam, de csakis abban az esetben, ha ez nekik nem kerül majd semmibe” – nyilatkozta egyszer.
Aztán a szülőknek nem sokat kellett aggódniuk a pénz miatt, lányuk ugyanis igen hamar a kamerák elé került, és egyik reklámszerepet a másik után kapta (szerepelt a Burger King és a Taco Bell reklámjaiban), majd kisebb tévés szerepekben is kipróbálhatta magát. 11 éves volt, amikor részt vett a Bob Eubanks-vezette Card Shark című televíziós vetélkedő ifjúsági hetén, amelyen 2600 dollárt nyert, és majdnem egy hawaii utazást is (de erről egy hajszállal lemaradt). A műsorban elmondta, hogy ha felnő, filmrendező szeretne lenni.
Végül a színészet mellett döntött (bár rendezett is olykor), dacára annak, hogy gyerekkorában sokáig csak olyan szerepek találták meg, amelyekben a főszereplő legjobb barátját kellett alakítania. Aztán valahogy mégis sikerült előtérbe kerülnie: 1989-ben megkapta Becca szerepét az ABC Az élet megy tovább című sorozatában, amelynek befejező évében (1993) Emmy-díjra is jelölték. Miután a sorozat elhozta neki a várt népszerűséget, már a mozivásznon is feltűnhetett: ő alakította Emilyt Az Agyoncsapat című, 1989-es vígjátékban Shelley Long mellett, de társházigazdaként is szerepelt a America’s Funniest Home Videos című műsor pilot-epizódjában Bob Sagettel (még csak 14 éves volt ekkor!). A kilencvenes évek aztán új kihívásokat tartogatott a számára – szinkronizált a Taz-mániában (ő volt Molly tazmán ördög hangja, ami lényegesen könnyebben megugorható feladat lehetett, mint Jim Cummingsnak, akinek Tazt kellett aláhörögnie), és egyre több filmben kapott szerepet. 1994-ben szerepelt a Christy című sorozatban, amelyben a címszereplőt alakította, játszott A majorette halálában Tori Spelling mellett, majd főszerepet kapott Az arc a tejesdobozon című filmben, amelyben egy olyan lányt kellett megformálnia, aki a címből sejthetően egy napon véletlenül a saját arcával szembesül egy tejesdobozon, ami miatt megkérdőjeleződik benne minden, amit addig a szüleiről gondolt.
Miközben karrierjét egyengette, Martin jelentkezett a Yale Egyetemre is, ahol művészettörténetet hallgatott (mindig is érdekelték a művészetek, kiváló fotós és balettozni is tud), sokáig simán elképzelhetőnek tartotta, hogy egy napon a MET közepén áll majd – bár az semmilyen nyilatkozatából nem derült ki, hogy kurátorként, kiállítóként vagy nézőként képzelte-e oda magát. Mindenesetre a Vészhelyzet castingjára is ebben az időszakban ment el, és mivel még bőven az egyetem diákja volt, amikor megkapta Lucy Knight orvostanhallgató karakterét, tanulmányait kénytelen volt egy időre felfüggeszteni. 1998-ban kezdett forgatni a sorozatban, amely egy elég stresszes belépővel indult (legalábbis neki biztosan az volt): „Az első forgatási napomon, az első jelenetemben, ami egy hosszú sétálós-beszélgetős jelenet volt George Clooney-val és Anthony Edwardsszal – elestem. Igen, szó szerint kiestem a klumpámból, de nem állították le a jelenetet. Clooney és Edwards csak folytatták, nekem meg futnom kellett, hogy utolérjem őket, és elmondhassam a következő szövegemet” – mondta el a színésznő egy Reddit kérdezz-felelek során tizenkét évvel ezelőtt.
A sorozatban csupán két évig játszott (1998 és 2000 között), a távozásra szomorú oka volt: váratlanul elveszítette nővérét, Heathert, aki lupusban szenvedett. A gyász és az orvosi közeg, amellyel a sorozaton keresztül nap mint nap szembesülnie kellett, együtt már túl sok feldolgozandó nehézségnek bizonyult, ezért döntésre kényszerült: inkább kilépett a Vészhelyzetből (elég brutális fordulattal írták ki: egy skizofrén beteg szúrta le, halála pedig sokáig kísértette a kollégáit), és visszament az egyetemre, hogy lediplomázzon. A tragédia óta elkötelezett támogatója a lupus elleni küzdelemnek, és országos szóvivőként is tevékenykedik a témában.
A nehézségek ellenére 1999-ben férjhez ment Keith Christianhez, aki joghallgató volt akkoriban, amikor az egyetemen megismerkedtek. Sokáig legjobb barátok voltak, majd egyszer csak rájöttek, hogy kapcsolatukban sokkal több van ennél. Martin 2001-ben diplomázott le a Yale-en, majd visszatért a színészethez: a kétezres években számos tévéfilmben és sorozatban játszott, szemlátomást nem tudott elszakadni az orvosi témáktól, így feltűnt a Grace klinikában és annak spinoffjában, a Doktor Addisonban is. 2003-ban főszerepet kapott A rejtélyek asszonya című Hallmarkos sorozatban, amelyben egy rejtélyekre specializálódott könyvesbolt tulajdonosát játssza, akinek az a hobbija, hogy bűntényeket old meg (egészen ismerős az alapsztori, talán innen, vagy innen). Az első után tíz további Rejtélyek asszonya-filmet forgatott, kettőt közülük maga is rendezett.
2006-ban megszületett Keith Christiannel közös első lányuk, Maggie, majd 2016-ban a második, Olivia. A 2016-os év mégsem csak emiatt volt sorsfordító Kellie Martin számára, hanem mert ugyanebben az évben kezdett forgatni a Nancy Grace önéletrajzi ihletésű bestsellere alapján készült Hailey Dean megoldja alapcímű sorozatban, amelyben Martin alakítja a címszereplőt, egy kerületi ügyészségen dolgozó ügyésznőt, aki úgy dönt, szakít a szakmájával és felmond, hogy házassági tanácsadó és terapeuta legyen. (A sorozat hétfőn kezdett nálunk, a második epizódot megtekintheti kedd délután 18:15-től a FILM4-en.) A 49 éves színésznő továbbra is aktívan dolgozik (bár az utolsó filmje, az An Amish Sin két évvel ezelőtt jelent meg, és azóta látszólag nincs tervben új munka), ugyanakkor a filmezés mellett egy játékboltot is igazgat a férjével, és néha könyvet ír. Madam: A Novel of New Orleans című regénye 2014-ben jelent meg.
