Issue d'un environnement conservateur, Jeanne Martin se dressa rapidement contre ce milieu. Étudiante en lettres, elle adhéra au Parti communiste en 1921, et rencontra Raymond Molinier avec lequel elle se maria en 1922.

À partir de 1927, elle soutint les thèses de l'Opposition de Gauche. Elle se rendit auprès de Trotsky exilé à Prinkipo (Turquie), d'avril à juillet 1929. Elle s'y lia à Léon Sédov sans divorcer d'avec Molinier.

Jeanne Martin signa l’appel « aux ouvriers révolutionnaires » paru le 15 août 1929 dans le premier numéro de la Vérité. Exclue du P.C. en 1930, comme oppositionnelle de gauche, elle participa en avril à la création de la Ligue communiste, la première organisation trotskyste française.

Sédov s’étant fixé, en février 1931, à Berlin pour animer le Secrétariat international du mouvement et assurer la publication du Bulletin de l’Opposition russe, Jeanne Martin le rejoignit et le seconda dans ses activités.

En septembre 1934, Jeanne Martin reprit son activité à la Ligue communiste et adhéra avec ses militants au Parti socialiste SFIO. Elle fut membre de la XIXe section et s’engagea également dans l’action des TPPS (Toujours prêts pour servir). Mais dès octobre 1935, elle figura parmi les treize dirigeants trotskystes exclus de la SFIO. Elle soutint alors Pierre Frank et Raymond Molinier qui publièrent, en décembre 1935, La Commune et devint, le 8 mars 1936, membre suppléante du comité central du Parti communiste internationaliste désavoué par Trotsky.

L'assasinat de Sédov, le 16 février 1938, fut le point de départ d’un conflit entre Jeanne et Trotsky au sujet de ses archives. Ensuite ce fut la question de la garde du petit Siéva jusque là assurée par Sédov et Jeanne, qui ne put se résoudre à s'en séparer alors que Trotsky réclamait sa venue au Mexique. L’affaire fut tranchée en faveur de Trotsky par un tribunal.

Jeanne Martin poursuivit son activité politique pendant la guerre. Sans être intégrée aux structures de l’organisation au cours des années de l’Occupation, elle rendit de nombreux services.

Des liens se renouèrent après la guerre entre Jeanne Martin et Natalia Sédova qui lui vint en aide financièrement. Elle mourut en 1961 d'un cancer à la gorge.