Maartensdijk is ontstaan in een groot veengebied tussen het Gooi en de Utrechtse Vecht, dat het ‘Oostveen’ werd genoemd. In de 12^e eeuw is men begonnen met het ontginnen. Drooggevallen gebied werd geschikt gemaakt voor landbouw. De weteringen kwamen uit in de Veengracht, de latere Maartensdijkse vaart. Halverwege de 15^e eeuw werd aan de dijk langs de Nieuwe Wetering een kapel gebouwd. Beschermheilige van het kapittel die de kapel heeft gebouwd was St. Maarten. De dijk kreeg als naam ‘Maartensdijk’.

Tussen Utrecht en Hilversum werd een verbindingsweg aangelegd, de Tolakkerweg. Er kwamen diverse herbergen. Daarnaast bood de Maartensdijkse Vaart ruimte voor handel met Utrecht. Na de Reformatie in 1580 werden grote terreinen verkocht aan rijke kooplieden. Landbouw verdween, bossen kwamen ervoor terug en buitenplaatsen zoals Beukenburg, Eijckenstein e.a. Bij de buitenplaatsen ontstonden tuinbedrijven en kwekerijen.

Ten tijde van de Tweede Wereldoorlog werd besloten de Hollandse Waterlinie in te zetten en werd het terrein rondom de forten geïnundeerd. Dat leidde tot evacuatie van de bewoners van Achttienhoven, Westbroek en Groenekan.

Gemeente Utrecht ging uitbreiden in het noorden met de wijk Tuinwijk die grensde aan gemeente Maartensdijk waarop Maartensdijk aangrenzend een eigen dorp ging bouwen, Tuindorp. Tot 1953. Toen vond een grote gemeentelijke herindeling plaats en werd Tuindorp ingelijfd door Utrecht. Ter compensatie kreeg Maartensdijk Achttienhoven en Westbroek. En in 1957 Groenekan erbij. Ook Hollandsche Rading werd bij Maartensdijk gevoegd. In 2001 werden tenslotte de gemeenten De Bilt en Maartensdijk samengevoegd.

Maartensdijk heeft een hechte gemeenschap en kent een uitgebreid verenigingsleven. Van een oorspronkelijke agrarische kern is het dorp meer een forensendorp geworden. Culturele en sportieve activiteiten vinden plaats in Dorpshuis De Vierstee en een compact winkelcentrum bevindt zich op het Maertensplein.