Le record de Marta Milani était de , obtenu à Grosseto en juillet 2010, avant qu'elle ne se qualifie pour la finale des Championnats d'Europe d'athlétisme 2010 à Barcelone où elle s'améliore nettement en . Elle a remporté la demi-finale du relais 4 × 400 m en courant sa fraction lancée en , puis en battant le record italien en en finale (), avec Chiara Bazzoni, Maria Enrica Spacca et Libania Grenot. Elle appartient à l'Esercito italiano. En 2011, son meilleur temps est de et elle est la seule italienne qualifiée pour Daegu dans le domaine du sprint (hommes et femmes confondus). Elle passe ensuite au double tour de piste et obtient un record de 2 min 1 s 35 le à Lignano Sabbiadoro.