Il Monastero fu fondato nel 1342 secondo il testamento di Lottiero Davanzati perché le monache pregassero per la salvezza della sua anima. La prima abbadessa fu la vedova Lotta Acciaioli e la comunità fu associata all’ordine degli Umiliati, nella Regola di San Benedetto. Pochi anni dopo i frati Umiliati fondarono anche loro un piccolo convento vicino al monastero per curare più facilmente l’assistenza spirituale delle monache. Nel 1568, però, Santa Marta passò sotto la giurisdizione diretta del Vescovo e così, quando la decadenza dell’ordine maschile costrinse il papa Pio V a sopprimerlo (1571), la comunità poté continuare la sua vita, mentre il convento maschile fu affidato ai frati Cappuccini. Intanto, nel 1529 il drammatico assedio di Carlo V nel 1529 aveva costretto le monache a fuggire entro le mura: quando ritornarono, nel 1532, il monastero era ridotto ad un cumulo di macerie e fu possibile restaurarlo solo nel 1590, grazie ad una generosa donazione di Giovanni Bartolommeo Davanzati. Anche i secoli seguenti furono molto difficili e la comunità fu soppressa per ben tre volte: nel 1784 da Granduca Leopoldo Lorena, nel 1810 da Napoleone ed infine nel 1866 dallo stato liberale. Le monache, comunque, riuscirono sempre tornare nella loro casa e nel 1823 ottennero il ripristino della clausura e l’aggregazione all’ordine Benedettino. In quella circostanza cambiarono anche d’abito, vestendo quello nero che attualmente conservano. All’inizio del ‘900, infine, un benefattore riacquistò l’intero fabbricato e lo donò alla comunità, che tuttora ne cura la manutenzione appoggiandosi sulla Provvidenza e sul proprio lavoro. Gli anni dell’ultima guerra furono drammatici, ma furono anche un occasione per esprimere intensamente il carisma benedettino dell’ospitalità: nei confronti di alcuni ebrei che furono addirittura nascosti in clausura e di alcuni partigiani che venivano accolti e sfamati. Dopo l’8 settembre, poi, Santa Marta fu quasi distrutta dai bombardamenti alleati che cercavano di contrastare la ritirata dei tedeschi. Anche questa volta, però, il Monastero fu ricostruito grazie all’opera di generosi benefattori (1950) e poi grazie alla tenace iniziativa di Madre Margherita Linari (1966) che poté finalmente riedificare la Foresteria completamente distrutta.
Da un portale trecentesco si entra nel luogo di culto ad unica navata, affrescata nell'Ottocento nella volta, che conserva altari lapidei del primo Seicento; sopra l'altar maggiore si trova affresco staccato con una Crocifissione con i dolenti e la Maddalena, attribuito all'Orcagna e databile al 1350 circa.Nel monastero benedettino è ancora custodita una Resurrezione di Lazzaro di Giovanni Battista Naldini, una croce lignea dipinta di Lorenzo Monaco e nel refettorio un'Ultima Cena di Francesco Mati, dipinta intorno all'anno 1600 su tela, in luogo della più consueta realizzazione ad affresco, probabilmente per un sopravvenuto impedimento fisico a una gamba che gli impedì l'accesso ai ponteggi. Nella sala del Capitolo vi è un pregevole crocifisso di Felice Palma databile intorno al 1600. All'esterno, sulla strada, è un bel tabernacolo affrescato da Bernardino Poccetti con lo Sposalizio delle monache di Santa Marta