Catedrática de Literatura francesa y de Estudios de género en la Universidad de Barcelona y directora de investigación en el Laboratoire d’Études de Genre et de Sexualité-LEGS, del Centre National de la Recherche Scientifique francés. Es cofundadora del Centro Mujer y Literatura y de la Cátedra UNESCO «Mujeres, desarrollo y culturas» e investigadora en ADHUC (Centro de Investigación Teoría, Género, Sexualidad de la Universidad de Barcelona). Anteriormente Segarra ha sido profesora invitada en la Université Paris 8 Vincennes, en el Collège international de Philosophie (París), en la Cornell University y en la University of California-Berkeley, entre otros centros.

Su investigación se sitúa principalmente en los ámbitos de los estudios de género y sexualidad, de la biopolítica y el posthumanismo, y de los estudios culturales. Segarra ha publicado varios libros en estos ámbitos: Teoría de los cuerpos agujereados (Melusina, 2014), La habitación, la casa, la calle (CCCB, 2014), Escribir el deseo. De La Celestina a Maria-Mercè Marçal (Afers, 2013) y El mundo que necesitamos (con Dona Haraway; CCCB, 2019), entre otros. También ha publicado el ensayo escrito con Ingrid Guardiola Fils, un ensayo sobre el confinamiento, la vigilancia y la anormalidad (Arcadia, 2020). Es también directora de la colección Mujeres y Culturas, de Icaria Editorial. Marta Segarra ha sido galardonada con el premio ICREA Academia 2009 a la excelencia investigadora en el ámbito catalán. En 2019 comisarió la exposición «Coreografías del género» en el CCCB. Recientemente ha publicado Humanimales (Galaxia Gutenberg, 2022).