En 2000 Marta lanza su primer recopilatorio “Los mejores años de nuestra vida” y se embarca en “La magia de Broadway”, por primera vez participa en un musical que recopila los mejores temas de los grandes musicales clásicos de Broadway. En 2002 publica su 5.º álbum de estudio “Soy yo”, que incluía los singles compuestos por ella «Sigo intentando» y «Soy yo». Este disco llegó cargado de reconocimientos de crítica y público y recibió el galardón de la música española, «Premio Amigo» a la «Mejor solista femenina 2002», y el Premio Ondas al «Mejor videoclip» por «Soy yo». Vende más de 500.000 copias mundialmente en el primer año, y actualmente supera la cifra del millón de ejemplares vendidos.
En 2005, tras editar el recopilatorio «Lo mejor de Marta Sánchez» hizo una gira de varios meses recorriendo toda la geografía española y decidió plasmarlo en un DVD grabado en La Coruña, el primer directo editado de su carrera. En 2007 Marta lanzó su 6.º álbum de estudio “Miss Sánchez”, que entró directamente al puesto 3 de la lista oficial de discos en España, y emprende una gira por toda la geografía española bajo el nombre «Miss Sánchez Tour». En octubre de 2008, colaboró con el cantante venezolano Carlos Baute en la canción «Colgando en tus manos”, consiguiendo un éxito sin precedentes en España y Latinoamérica con logros como permanecer 39 semanas consecutivas en el número 1 de la lista oficial de ventas en España y número 1 en la lista Latin Pop de Billboard, así como el Premio Ondas 2009 a la mejor canción del año. Actualmente el videoclip lleva unas 525 millones de reproducciones en Youtube y la calificación de 10 veces Disco de platino, y Disco de Oro en Venezuela, al alcanzar más de 10.000 copias vendidas.
El 2 de noviembre de 2010, Marta celebró sus 25 años de carrera artística con el lanzamiento del álbum “De par en par”, un disco de duetos formado por nuevas versiones de sus grandes éxitos, cantadas junto a artistas nacionales e internacionales, como Sergio Dalma, Hombres G, Malú, Bebe, Nena Daconte, Emilia de Poret o James Morrison. El disco debutó en el n.º 8 de las listas españolas y le siguieron una serie de conciertos por toda la península española. En 2011 publica “Get Together”, un tema en colaboración con el intérprete D-MOL, para la campaña «Bacardi Together».