Martha Campbell Plimpton, semplicemente nota come Martha Plimpton (New York, 16 novembre 1970), è un'attrice statunitense.
Figlia dell'attrice Shelley Plimpton e di Keith Carradine, sua madre è meglio conosciuta come la protagonista del cast originale di Broadway del musical Hair, e suo padre ha vinto un Oscar per la sua canzone I'm Easy, nel film Nashville di Robert Altman. È inoltre nipote degli attori John Carradine, David Carradine, Michael Bowen e Robert Carradine. È nota anche per essere stata la fidanzata di River Phoenix.
Martha ha incontrato per la prima volta suo padre quando aveva quattro anni, e ha deciso di diventare una attrice a otto. Ha iniziato prendendo lezioni di recitazione, per poi fare il suo debutto cinematografico a 10 anni, nel thriller politico Il volto dei potenti con Jane Fonda e Kris Kristofferson. A 11 anni si è esibita nel controverso spot pubblicitario dei jeans di Calvin Klein che, pur non mostrando nudità, è stato accusato da molti di essere al limite della pedopornografia.