Catedràtica de Literatura francesa i d’Estudis de gènere a la Universitat de Barcelona i directora de recerca al Laboratoire d’Études de Genre et de Sexualité-LEGS, del Centre National de la Recherche Scientifique francès. És cofundadora del Centre Dona i Literatura i de la Càtedra UNESCO «Dones, desenvolupament i cultures» i investigadora a ADHUC (Centre de Recerca Teoria, Gènere, Sexualitat de la Univeristat de Barcelona). Anteriorment Segarra ha estat professora convidada a la Université Paris 8 Vincennes, al Collège international de Philosophie (París), a la Cornell University i a la University of California-Berkeley, entre altres centres.

La seva recerca se situa principalment en els àmbits dels estudis de gènere i sexualitat, de la biopolítica i el posthumanisme, i dels estudis culturals. Segarra ha publicat diversos llibres en aquests àmbits: Teoría de los cuerpos agujereados (Melusina, 2014), L’habitació, la casa, el carrer (CCCB, 2014), Escriure el desig. De La Celestina a Maria-Mercè Marçal (Afers, 2013) i El món que necessitem (amb Dona Haraway; CCCB, 2019), entre d’altres. També ha publicat l'assaig escrit amb Ingrid Guardiola Fils, un assaig sobre el confinament, la vigilància i l’anormalitat (Arcàdia, 2020). És també directora de la col·lecció «Mujeres y Culturas», d’Icaria Editorial. Marta Segarra ha estat guardonada amb el premi ICREA Acadèmia 2009 a l’excel·lència investigadora en l’àmbit català. En 2019 va comissariar l'exposició «Coreografies del gènere» al CCCB. Recentment ha publicat Humanimales (Galaxia Gutenberg, 2022).