Martina Hirayama absolvierte ein Studium der Chemie an der Universität Fribourg, an der ETH Zürich und am Imperial College London. Später machte sie ein Nachdiplomstudium in Betriebswissenschaften an der ETH Zürich. Nach der Dissertation war sie ab 1995 als Gruppenleiterin am Institut für Polymere an der ETH Zürich tätig. Während dieser Zeit war Hirayama ausserdem Mitgründerin und bis 2008 CEO eines Startups im Bereich neuer Beschichtungstechnologien. 2003 wechselte die Thurgauerin als Dozentin für industrielle Chemie an die Zürcher Hochschule Winterthur, wo sie den Fachbereich polymere Materialien entwickelte und führte. 2007 bis 2010 entwickelte sie das Institute of Materials and Process Engineering. Seit dem 1. Januar 2019 ist Martina Hirayama Staatssekretärin des Staatssekretariats für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI). Als oberste Berufsbildnerin wird sie sich den Fragen nach der Arbeitswelt von morgen stellen müssen.