Setelah lulus, Martha membuka salon kecantikan di Amerika Serikat (AS). Dia mempromosikan jasanya secara langsung, mulai dari membagikan brosur hingga mendatangi kampus dan rumah-rumah. Pengalaman tersebut menjadi bekal ketika dia kembali ke Indonesia dan memulai usaha sendiri.
Pada 1970, Martha membuka salon berukuran 6 x 4 meter di garasi rumah ayahnya. Dia membangun hubungan dekat dengan pelanggan melalui pelayanan personal. Dua tahun kemudian, dia membuka salon kedua di kawasan Cipete, Jakarta Selatan, sekaligus mulai memperkenalkan merek Sariayu Martha Tilaar.
Martha tidak berhenti pada layanan salon. Dia mulai mengembangkan produk kecantikan dengan memanfaatkan kekayaan alam Indonesia. Pada 1977, ia bekerja sama dengan Theresia Harsini Setiady dari PT Kalbe Farma untuk mendirikan PT Martina Berto. Perusahaan tersebut kemudian meluncurkan Sariayu Martha Tilaar sebagai produk pertamanya.
Bisnis Martha terus berkembang. Dia memperluas produksi melalui pembangunan pabrik kosmetik di kawasan industri Pulogadung, Jakarta Timur, serta mendirikan perusahaan distribusi untuk memperkuat pemasaran produknya.
Salah satu kekuatan Martha adalah kemampuannya memadukan tren kecantikan dengan kekayaan budaya Nusantara. Pada 1987, Martha meluncurkan tren tata rias Senja di Sriwedari.