È la seconda atleta italiana più giovane (dopo Nicole Svetlana Reina che nel 2013, all'età di quindici anni, si impose nei 3000 metri siepi) ad avere conquistato un titolo nazionale assoluto, aggiudicandosi da sedicenne la gara degli 800 metri ai CV campionati italiani assoluti 2015 svoltisi a Torino.
Sempre nel 2015 e sempre negli 800 metri, ha vinto la medaglia di bronzo ai IX campionati mondiali allievi tenutisi a Cali.
È detentrice di due record italiani assoluti e di dieci primati italiani giovanili (tre nella categoria juniores, cinque in quella allieve e due in quella cadette).
Biografia Carriera sportiva Esordi e primi record giovanili Dopo aver praticato il nuoto, ha iniziato con l'atletica leggera all'età di nove anni con una gara di corsa campestre (nella quale, essendo poco esperta, era partita per ultima, ma aveva poi finito per rimontare sino al successo), tesserandosi poco dopo per l'Atletica Brusaporto. Il suo primo allenatore è stato Achille Ventura, a cui dal 2012 è subentrato Rosario Naso.
Nel biennio 2013 – 2014 ha fatto doppietta di titoli sui 1000 metri ai campionati italiani cadetti ed è diventata due volte vice campionessa italiana cadette di corsa campestre sulla distanza dei due chilometri (il 10 marzo 2013 a Pratoni del Vivaro con il tempo di 6'49" e il 9 marzo 2014 a Nove con il tempo di 6'51"). Ha inoltre stabilito quattro primati italiani della categoria cadette: sui 1000 metri con un 2'46"79 (il 9 giugno 2013 a Fidenza) che ha battuto il 2'49"73 di Annamaria Certo del 1993Cadetti, risultati da primato a Fidenza, fidal.it, 9 giugno 2013. e successivamente con un 2'44"24 (il 24 aprile 2014 a Milano), prestazione che sarebbe stata migliore anche del record italiano allieve di Gabriella Dorio (il 2'46"20 fatto segnare nel 1973);Luca Persico, Zenoni batte Dorio - Marta record nei 1000 - <<Era ora che cadesse>> su L'Eco di Bergamo del 26 aprile 2014, atleticabergamo59.itPrimati e migliori prestazioni italiane, fidal.it, 22 luglio 2015. sui 2000 metri è prima scesa a 6'07"34 (il 22 settembre 2013 a Saronno, superando il 6'11"65 di Nicole Svetlana Reina del 2012)Marta Zenoni da Record nei 2000 Cadette a Saronno, fidal-lombardia.it, 22 settembre 2013. e poi a 6'02"83 (il 2 giugno 2014 a Chiari).2000 record per la cadetta Zenoni, fidal.it, 2 giugno 2014.
2015 – 2016: i primi titoli assoluti Dal 2015, l'anno dell'affermazione nazionale e internazionale e della conquista di ulteriori sei record italiani giovanili, si è tesserata per l'Atletica Bergamo 1959. Il primo di questi primati è il 4'23"36 della categoria allieve sui 1500 metri indoor del 18 gennaio 2015 a Padova (tolto a Giovanna Tessitore che lo deteneva dal 1991 con 4"32'50).Luca Landoni, Live da Padova: Marta Zenoni record italiano nei 1500!, AtleticaLive.it, 18 gennaio 2015 Sempre al coperto stabilisce anche il primato italiano juniores e allieve sui 1000 metri, vincendo i campionati italiani allievi indoor di Ancona il 15 febbraio (il primato juniores dal 2003 apparteneva a Eleonora Riga con un 2'48"60, quello allieve a Chiara Ferdani con il 2'47"70 dell'anno precedente). Il 21 febbraio a Padova vincendo la medaglia d'argento sui 1500 metri ai XLVI campionati italiani assoluti indoor segna il nuovo primato italiano juniores con 4'18"86 (migliorando il 4'21"91 di due anni prima di Federica Del Buono)Marta Zenoni si supera, nuovo primato indoor a Padova, MontagnaExpress.it, 23 febbraio 2015 e quello allieve che già le apparteneva.
Il 28 febbraio 2015 a Lione, all'incontro internazionale juniores indoor tra Francia, Germania ed Italia, correndo gli 800 metri in 2'05"19 ha migliorato due record italiani in altrettante categorie: quello juniores che durava da 20 anni (il 2'05"77 di Eleonora Berlanda del 1995)Lione: tre record, Zenoni 2:15.19, fidal.it, 28 febbraio 2015 e quello allieve che resisteva da 26 anni (il 2'08"16 di Fabia Trabaldo realizzato nel 1989).
Durante la due giorni (14-15 marzo 2015) a Fiuggi per la festa italiana del cross, ha vinto prima il titolo italiano allieve di corsa campestre e poi quello assoluto di staffetta di corsa campestre, correndo insieme alla sorella FedericaFederica&Marta, speedy sorelle su L'Eco di Bergamo del 10 luglio 2013 , AtleticaBergamo59.it a cui ha passato il testimone al secondo cambio di staffetta.
Il 23 aprile 2015 a Milano ha migliorato dopo 40 anni il record italiano allieve sui 3000 metri correndo la distanza in 9'19"39 (precedente primato di Cristina Tomasini nel 1975 di 9'23"80).Luca Landoni, Marta Zenoni fa il record italiano dei 3000 a Milano (video e passaggi gara), AtleticaLive.it, 24 aprile 2015
Il 4 giugno 2015, nelle gare di contorno al XXXV Golden Gala Pietro Mennea di Roma, ha vinto gli 800 metri under 20 in 2'03"40, migliorando il primato italiano allieve dopo quasi 26 anni (il precedente record di 2'04"65 di Fabia Trabaldo era stato realizzato il 26 agosto 1989 a Varaždin) e stabilendo la migliore prestazione mondiale di categoria dell'anno.Marta Zenoni regina al Golden Gala, CorriBergamo.com, 5 giugno 2015 Ai L campionati italiani allievi svoltisi dal 19 al 21 giugno 2015 a Milano ha vinto le gare degli 800 metri e dei 1500 metri con i tempi rispettivamente di 2'11"6050^ CAMPIONATI ITALIANI INDIVIDUALI SU PISTA ALLIEVI/E 2015 - 800 m. Allieve - RISULTATI, fidal.it e di 4'14"50 (quest'ultimo nuovo primato personale).50^ CAMPIONATI ITALIANI INDIVIDUALI SU PISTA ALLIEVI/E 2015 - 1500 m. Allieve - RISULTATI, fidal.it
Il 19 luglio 2015, a Cali, ha vinto la medaglia di bronzo (dopo essere stata prima sia in batteria che in semifinale) sugli 800 metri ai IX campionati mondiali allievi con il tempo di 2'04"15, a 61 centesimi di secondo dal titolo iridato.
Il 25 luglio 2015, vincendo la medaglia d'oro negli 800 metri con il risultato cronometrico di 2'04"18 ai CV campionati italiani assoluti di Torino, è diventata da sedicenne la seconda atleta italiana più giovane (dopo Nicole Svetlana Reina che nel 2013, all'età di quindici anni, si impose nei 3000 metri siepi) ad aver conquistato un titolo nazionale assoluto.
Nell'inverno del 2016 ha stabilito tre nuovi record italiani juniores: il 17 gennaio 2016 a Padova ha migliorato con il tempo di 4'16"02 quello dei 1500 metri indoor (che già le apparteneva dall'anno prima); il 14 febbraio ad Ancona, in occasione dei campionati italiani allievi al coperto, ha migliorato con il tempo di 2'45"60 quello proprio dei 1000 metri indoor;Campionati italiani individuali allievi-allieve indoor 2016 - 1000 m allieve, FIDAL.it il 5 e il 6 marzo 2016, ad Ancona, ha conquistato la medaglia d'oro sia nei 1500 metri indoor che negli 800 metri indoor ai XLVII campionati italiani assoluti al coperto facendo segnare i tempi rispettivamente di 4'24"59 e di 2'03"88 e stabilendo con quest'ultimo il nuovo record italiano juniores della specialità.
Il 2 giugno 2016, alla 36ª edizione del Golden Gala Pietro Mennea di Roma (quinta tappa della IAAF Diamond League 2016), ha partecipato alla seconda serie degli 800 metri senza però concluderla in quanto, mentre era ai 500 metri, si è trovata davanti un’atleta che ha rallentato bruscamente, andandogli così contro e finendo a terra (e coinvolgendo nella caduta anche un'altra concorrente).Marta Zenoni al Golden Gala, il video della caduta, corribergamo.com, 3 giugno 2016.
Il 6 giugno 2016, al Galà dei Castelli di Bellinzona, ha corso gli 800 metri in 2'01"91, stabilendo il nuovo primato italiano allieve; il 25 giugno ha vinto con il tempo di 2'05"62 la medaglia di bronzo negli 800 metri ai CVI campionati italiani assoluti di Rieti.
Successivamente è incappata in una serie di stop dovuti a dei problemi al piede destro, iniziati con una microfrattura al quarto osso metatarsale sopraggiunta già prima di quest'ultima gara e che aveva tenuto a bada assumendo degli antinfiammatori:Luca Landoni, Marta Zenoni salta Tbilisi? Il punto sull’infortunio con Saro Naso, atleticalive.it, 2 luglio 2016. a causa di questo infortunio ha saltato i campionati europei del 2016 di Amsterdam e la prima edizione dei campionati europei allievi, sempre del 2016, di Tbilisi, mancando inoltre di 41 centesimi di secondo la conquista del "minimo" per la partecipazione ai Giochi della XXXI Olimpiade di Rio de Janeiro. Sempre per il medesimo problema fisico, ha corso in condizioni precarie le due gare seguentiAtletica Bergamo 1959 protagonista in Spagna alla Coppa Europa per club junior, bergamoesport.it, 18 settembre 2016Campionato di società assoluto su pista M/F 2016 - Finale Oro - Serie Unica, fidal.it, 25 settembre 2016 nonché le ultime due della stagione (un 1500 metri in 4'31"39 e un 800 metri in 2'11"81 corsi a Bergamo, il 1º e il 2 ottobre 2016, in occasione della finale A del campionato italiano di società allievi).
2017 – 2021 Con un'unica gara completata nel 2017 (un 800 metri corso a Cinisello Balsamo il 25 giugno in 2'09"88,Andrea Benatti, Il ritorno di Marta Zenoni: finalmente di nuovo in pista sugli 800!, atleticalive.it, 25 giugno 2017. mentre in quello che ha disputato il 7 luglio al meeting di Nembro si è ritirata per una caduta dopo uno scontro con un'altra atleta, caduta che le ha anche precluso la partecipazione di lì a poco ai XXIV campionati europei under 20 di Grosseto) e nessuna nel 2018 (a causa di altri due infortuni patiti, il secondo dei quali le ha impedito di allenarsi fino alla metà di ottobre del medesimo anno), la stagione 2019 è stata quella del rientro: il 3 febbraio 2019, ai campionati italiani promesse indoor di Ancona, ha vinto il titolo sui 3000 metri con il tempo di 9'28"67.
Il 10 marzo 2019, ai campionati italiani di corsa campestre di Venaria Reale, ha vinto il titolo assoluto e quello promesse di cross corto (tre chilometri) correndo in 9'57".
Il 7 e il 9 giugno 2019 a Rieti, ai campionati italiani juniores e promesse, ha fatto una doppietta nella categoria promesse, vincendo i 5000 metri con il tempo di 16'09"10 (nuovo primato personale) e i 1500 metri con il tempo di 4'21"58; il 15 e 16 giugno 2019, a Firenze, ha vinto i 1500 metri con il tempo di 4'20"84 e i 5000 metri con il tempo di 16'19"48 alla Finale A Oro dei campionati italiani di società.
Il 28 giugno 2019 ha vinto con il tempo di 9'06"48 (nuovo primato personale) i 3000 metri al XXIII Meeting Internazionale Città di Nembro; pochi giorni dopo, il 2 luglio, ha corso a Marsiglia i 1500 metri in 4'09"48, migliorando il suo primato anche su questa distanza.
Il 14 luglio 2019 ha vinto con il tempo di 4'23"96 la medaglia di bronzo nei 1500 metri ai XII campionati europei under 23 di Gävle.Marta Zenoni, un bronzo storico - «Felice? No, io volevo l'oro», ecodibergamo.it, lunedì 15 luglio 2019
Il 27 e 28 luglio 2019 a Bressanone, ai CIX campionati italiani assoluti, ha nuovamente vinto due medaglie d'oro: nei 1500 metri con il tempo di 4'30"83 e nei 5000 metri con il nuovo primato personale di 15'52"89.
Il 10 agosto 2019 ai VIII campionati europei a squadre di Bydgoszcz, il suo esordio con la nazionale assoluta, ha vinto la medaglia d'argento nei 3000 metri facendo registrare il tempo di 9'08"34,Bydgoszcz: Re e Crippa trionfano, Italia terza! - L'ENERGIA GIOVANILE DI MARTA E OTTAVIA, L'ITALIA CHE CRESCE, fidal.it, 10 agosto 2019. mentre il giorno dopo sui 1500 metri è arrivata nona fermando il cronometro a 4'11"32.
Una lesione all'osso navicolare procuratasi nel settembre del 2019 (l'ottava microfrattura in cui è incorsa dal giugno 2016) l'ha obbligata a portare per circa un mese e mezzo un tutore al piede e a stare a riposo fino al 7 gennaio 2020, impedendole così la partecipazione agli imminenti XVII campionati del mondo di Doha (per i quali, pur non avendo ottenuto il "minimo", sarebbe rientrata tra le partenti dei 1500 metri grazie ai "target numbers") e costringendola, per motivi prudenziali, a saltare tutte le gare al coperto dell'inverno successivo.