Nacida en 1997, es hija de Alejandro Stoessel, un conocido productor de televisión argentino y Mariana Muzlera; tiene un hermano mayor llamado Francisco.
Inició su formación artística desde muy joven, realizando estudios de canto, piano, comedia musical, teatro y baile. Su primera participación en televisión fue en 2007 con un papel menor en la telenovela argentina Patito feo. Más tarde en 2011, Stoessel fue la encargada de ponerle voz a la versión en español del tema «The Glow» («Tu Resplandor»), que en inglés lo interpreta la cantante Shannon Saunders. El tema forma parte del álbum Disney Princess: Fairy Tale Songs.
A los 13 años, Stoessel fue elegida por los productores de Disney, cuando su padre —productor de televisión— le pidió que cantará algunas canciones para un nuevo proyecto que presentaba a Disney, pero los directivos se interesaron más por ella.
Así, fue como Martina hizo el casting para un papel en Violetta. En 2011, obtiene el papel principal en la serie de Disney Channel Violetta, una coproducción entre Latinoamérica, junto a Europa, Medio Oriente y África,donde interpreta al personaje de Violetta Castillo. Stoessel canta el tema musical de la serie, publicado el 5 de abril de 2012, y titulado “En mi mundo”, y también canta la versión en italiano, titulada “Nel mio mondo” y la versión en inglés, titulada “In My Own World”. Por este papel ganó un premio a la “Actriz revelación” en la edición de 2012 de los Kids’ Choice Awards Argentina y el Martin fierro a la actriz revelación. También prestó su voz a algunas canciones de los álbumes de la serie.
En 2013 y 2014 volvió a protagonizar la segunda y tercera temporada de Violetta.[11] [12] En julio de 2013 empezó junto al elenco de Violetta, su primera gira internacional, “Violetta: en vivo” que duró hasta comienzos del 2014.
El 2 de mayo de 2014 junto a una multitud estimada en 250.000 personas en el Monumento de los españoles, en Buenos Aires, en un show musical gratuito, organizado por el gobierno de la ciudad de Buenos Aires, bajo el lema “Cuidemos el planeta”.Al día siguiente presentó su libro “Simplemente Tini” en la sala Jorge Luis Borges, de la Feria Internacional del Libro de Buenos Aires.
En septiembre de 2014, cantó en el Partido Interreligioso por la Paz, convocado por el papa Francisco en el Estadio Olímpico de Roma. Cantó dos temas: “En mi mundo”, en italiano, y luego “Imagine”, de John Lennon, en inglés.
El 21 de agosto de 2015, se dio a conocer oficialmente que Stoessel firmó un contrato discográfico con Hollywood Records.
