Ein schwerer Sturz in den Anfangsjahren der Karriere von Marta Cavalli, konnte sie nicht davon abhalten zahlreiche Titel auf der Bahn zu gewinnen. Auf der Straße verzeichnete die junge Italienerin zunächst jedoch keine absoluten Top-Ergebnisse.
Nach vielen misslungenen Klassikern zu Beginn der Saison 2018 kam die große Überraschung. Cavalli siegte bei den italienischen Meisterschaften vor den Favoritinnen. Nur ein Jahr später holte Cavalli den EM-Titel bei der Erstaustragung im Derny, sowie den EM-Titel in der Mixed-Staffel 2021 auf der Straße. Zur selben Saison wechselte die Italienerin dann auch zum Team FDJ Nouvelle Aquitaine Futuroscope (später FDJ – Suez). Eine gute Entscheidung, wie sich in den Folgejahren zeigen sollte.
Im zweiten Jahr gewann Cavalli für ihr neues Team schon im Frühjahr die Klassiker Amstel Gold Race und Flèche Wallonne, belegte später in der Saison den zweiten Platz beim Giro d’Italia. Im Jahr 2023 war Marta Cavalli das erste Mal bei einer Rundfahrt erfolgreich. Nach ihrem Sieg bei der Pyrenäen-Rundfahrt gewann sie auch die Ardèche-Rundfahrt, holte bei beiden Rundfahrten einen Etappensieg und ließ auf mehr hoffen.
Nach zwei Stürzen in der Saison 2024 fand Cavalli jedoch nicht mehr zu alter Stärke zurück, woran auch ihr Wechsel zum Team Picnic PostNL nichts änderte. „Ich kann mit gutem Gewissen sagen, dass ich mich nicht mehr länger als Teil dieser Welt fühle, es ist Zeit mich zu verabschieden, weil meine Arbeit hier getan ist“, schrieb Cavalli zu Ihrem Karriereende.