Carmen Martínez Perza se licenció en derecho por la Universidad de Sevilla, es experta universitaria en sistema y ejecución de penas y realizó el doctorado en Derecho Penal y Criminología en la Universidad Pablo de Olavide. Tiene formación en materia de Justicia Transnacional y Derechos Humanos (Consejo General del Poder Judicial) y en violencia contra las mujeres (Consejo General del Poder Judicial y Consejo de Europa).
Ejerció como abogada durante dos décadas de 1995 a 2015 cuando accedió tras presentarse a una convocatoria. Como docente, ha sido profesora asociada de Derecho Constitucional en la Universidad Pablo de Olavide entre los años 2006 y 2007. Durante años ha trabajado en ONG de ayuda a personas con problemas de drogodependencia y exclusión social, especialmente en el ámbito penitenciario no solo como abogada, sino coordinando equipos e implantando programas de intervención con la gente en prisión, favoreciendo las alternativas a la prisión y la mediación penal.
El 7 de diciembre de 2023 fue nombrada Delegada del Gobierno contra la Violencia de Género.
Martínez Perza es miembro de Juezas y Jueces para la Democracia y formó parte de la Comisión Penal de esta organización que analizó el proyecto de ley orgánica de Garantía Integral de la Libertad Sexual.