A los trece años (1604 más o menos) fue obligada a contraer matrimonio con Roque Hernández de Ayala, un hombre al que el Fénix llamó "fiero Herodes", y en 1616, cuando el poeta contaba cincuenta y cuatro años y ella unos veinticinco, la conoció en una velada poética que ella presidía e iniciaron sus relaciones.

Que esa maledicencia existía lo demuestra la punzada que el severo y moralista dramaturgo Juan Ruiz de Alarcón le asestó en su comedia Los pechos privilegiados, donde se alude crípticamente al connubio marital del cura donjuán y la moza: Pero a partir de 1621 Marta comenzaba a dar indicios de inestabilidad mental; en 1622 empezó a perder la vista, y quedó definitivamente ciega en 1627.

Lope compuso poco después y publicó en 1633 la égloga Amarilis: “No quedó sin llorar pájaro en nido, / pez en el agua ni en el monte fiera, /...y es la locura de mi amor tan fuerte, / que pienso que lloró también la muerte”.

Fue el mismo año en que su hijo mayor, Lope Félix, en quien tantas esperanzas había puesto, murió ahogado pescando perlas en la isla Margarita.

Se ha hecho muy famoso el poema que José Hierro dedicó al último amor de Lope.