Im Juli 1925 heiratet sie Roman Chwalek, der schon als 21-Jähriger hauptamtlich für den Deutschen Eisenbahner-Verband tätig wird. Martha beginnt sich ehrenamtlich zu engagieren, tritt der Kommunistische Partei Deutschlands (KPD) bei und engagiert sich in der Revolutionären Gewerkschaftsorganisation (RGO) in Oppeln (Opole), wohin die Familie inzwischen umgezogen ist. Sie wird zur Stadtverordneten und wenig später auch zum Mitglied des Provinziallandtages gewählt. Zusätzlich leitet sie die örtliche Frauengruppe der KPD. Marthas starkes Engagement fällt auf und sie geht für ein Jahr an die Internationale Lenin-Schule in Moskau, um sich als Referentin zu qualifizieren.

Die Machtübertragung der Nationalsozialist:innen verändert ihr Leben nachhaltig. Roman Chwalek ist als Mitglied des Reichstages besonders gefährdet. Das Ehepaar erhält gefälschte Papiere und arbeitet im antifaschistischen Widerstand. Während Roman bereits am 1. September 1933 verhaftet wird, arbeitet Martha weiter im Untergrund, bis auch sie am 18. Januar 1934 verhaftet wird. Ein Jahr bleibt sie in Untersuchungshaft.  Das Urteil des "Volksgerichtshof" in Berlin am 11. Februar 1935 lautet "Vorbereitung zum Hochverrat und Urkundenfälschung". Die drei Jahre Haft verbüßt sie im KZ Moringen und nach dessen Auflösung im Frauen-KZ Lichtenburg.

Martha Chwalek kommt 1939 wieder frei und lebt mit ihrem Mann, der im Mai desselben Jahres nach Zuchthausstrafe und anschließender Schutzhaft aus dem KZ Sachsenhausen entlassen worden war, in einem Sommerhäuschen in Schulzendorf, doch die Nazis beobachten sie weiterhin. Mehrmals wird sie verhaftet. Die Nazis können ihr nichts nachweisen und sie wird wieder freigelassen.

Nach 1945 bleibt Martha ihren politischen Idealen treu. Sie wird Mitglied der SED. Doch das ist anderen ein Dorn im Auge, denn sie arbeitet in Westberlin im amerikanischen Sektor als Verwaltungsdirektorin eines Krankenhauses. Aus politischen Gründen wird sie im Juni 1948 entlassen. Sie geht nach Ostberlin und wird im Dezember 1948 Leiterin der Abteilung Gesundheits- und Sozialwesen im Magistrat von Ost-Berlin. Viele Jahre ist sie Berliner Vertreterin in der Länderkammer der DDR und stellvertretende Vorsitzende des Bezirksvorstandes Berlin des Demokratischen Frauenbunds Deutschlands (DFD) bis sie 1969 in den Ruhestand geht. 

Martha Chwalek stirbt am 15. Februar 1986. Ihre Urne wird neben der ihres Mannes auf dem Berlin Zentralfriedhof Friedrichsfelde beigesetzt.