Công chúa Märtha Louise sinh ngày 22 tháng 9 năm 1971 tại Oslo, là con trưởng của Thái tử Harald và Công nương Sonja. Khi sinh ra, bà không được trở thành người thừa kế số 1 ngôi quân chủ của Na Uy, bởi vì cho đến năm 1990, chỉ có nam giới mới có thể thừa kế ngai vàng Na Uy theo luật Salic. Bà được rửa tội một vài tháng sau khi sinh. Cha mẹ đỡ đầu của bà là Vua Olav V của Na Uy, Công chúa Margaretha của Thụy Điển, Bá tước Flemming của Rosenborg, Công chúa Ragnhild của Na Uy, Dagny Haraldsen, Haakon Haraldsen, Nils Jørgen Astrup và ILMI Riddervold.

Sau sự ra đời của hai đứa con của em trai bà, Công chúa Ingrid Alexandra và Hoàng tử Sverre Magnus, hiện bà đứng thứ 4 dòng kế vị ngai vàng của Vương quốc Na Uy. Công chúa Märtha Louise cũng có mặt trong dòng kế vị ngai vàng của Vương quốc Anh, vì bà là cháu gái của Vua Edward VII.