Formation
Marthe Villalonga suit des cours d'art dramatique et entre au conservatoire d'Alger. Elle ne rate aucun des films nouveaux, sa grand-mère tenant un cinéma. Elle monte ensuite à Paris où elle est embauchée dans une pièce restée célèbre, La famille Hernandez de Geneviève Bailac. Souhaitant s'inscrire au cours Simon pour perdre son accent, elle est éconduite par René Simon, conscient de son talent, qui lui rétorque que Raimu a fait une carrière avec un accent !
Carrière au cinéma
Marthe Villalonga commence très tôt sa carrière au théâtre avec La famille Hernandez. Elle y acquiert ses galons de comique. Elle démarre au cinéma en 1964 en tournant Déclic et des claques de Philippe Clair. En 1976, André Cayatte la contacte pour le rôle de l'assistante sociale dans Mourir d'aimer (1970). Première incursion dramatique. Cayatte la fera encore tourner dans plusieurs de ses fims, mais c'est Yves Robert qui lui offre une grande popularité avec Un éléphant, ça trompe énormément (1976) et Nous irons tous au paradis (1977) où elle incarne Mouchy, la mère envahissante de Guy Bedos. Un moment enfermée dans les rôles de mère juive pied noir possessive et exubérante avec Le coup de sirocco (Alexandre Arcady, 1978) et Inspecteur la bavure (Claude Zidi, 1980), elle prouve qu'elle peut aussi jouer autre chose : Les innocents (André Téchiné, 1987) et Les uns et les autres (Claude Lelouch, 1981), où elle tient le rôle d'une mère rétive réservant un accueil glacial à sa fille (Evelyne Bouix) tondue à la Libération. Elle fait aussi partie du casting de l'incontournable Trois hommes et un couffin (Coline Serreau, 1985). Elle retrouve André Téchiné en 1993 dans Ma saison préférée, pour lequel elle est nommée aux Césars dans la catégorie Meilleur second rôle féminin.
Autres activités
Parallèlement à sa carrière cinématographique, Marthe Villalonga est très accaparée par le théâtre et la télévision : L'âge heureux (1966), Les enquêtes du commissaire Maigret (1967), Agence Intérim (1969), Maguy (1985) et Docteur Sylvestre (1996). Au théâtre, elle incarne des rôles comiques dans des pièces de boulevard, notamment des adaptations et des oeuvres de Françoise Dorin.
Prix
- Mention spéciale du jury, 2001 au Festival International du Film (Locarno) pour le film : Le lait de la tendresse humaine
Périodiques
- Cinématographe, n° 123, octobre 1986
- Revue du Cinéma (La), n° 437, avril 1988
Courts métrages
en tant que : Interprète
 1984 | Erreur est humaine (L') | André Valardy |
| 1989 | Bateau bar (Le) | Frédéric Tanguy |
| 1991 | Kaddish | Serge Zeïtoun |
Longs métrages
en tant que : Interprète
| 1964 | Déclic et des claques | Philippe Clair |
| 1969 | Clair de terre (Le) | Guy Gilles |
| 1970 | Mourir d'aimer | André Cayatte |
| 1971 | Mandarine (La) | Edouard Molinaro |
| 1972 | Il n'y a pas de fumée sans feu | André Cayatte |
| 1974 | Impossible... pas français | Robert Lamoureux |
| 1974 | Verdict | André Cayatte |
| 1975 | Attention les yeux ! | Gérard Pirès |
| 1975 | Calmos | Bertrand Blier |
| 1976 | A chacun son enfer | André Cayatte |
| 1976 | Dracula père et fils | Edouard Molinaro |
| 1976 | Un éléphant ça trompe énormément | Yves Robert |
| 1977 | Dernier amant romantique (Le) | Just Jaeckin |
| 1977 | Diabolo menthe | Diane Kurys |
| 1977 | Moi, Fleur Bleue | Eric Le Hung |
| 1977 | Nous irons tous au paradis | Yves Robert |
| 1977 | Sale rêveur | Jean-Marie Périer |
| 1977 | Va voir maman, papa travaille | François Leterrier |
| 1978 | Amour en question (L') | André Cayatte |
| 1978 | Ange gardien (L') | Jacques Fournier |
| 1978 | Big Red One (The) Au delà de la gloire | Samuel Fuller |
| 1978 | Coup de sirocco (Le) | Alexandre Arcady |
| 1978 | Ringards (Les) | Robert Pouret |
| 1978 | Sucre (Le) | Jacques Rouffio |
| 1978 | Vas-y maman | Nicole de Buron |
| 1979 | Gros câlin | Jean-Pierre Rawson |
| 1979 | Joyeuses colonies de vacances (Les) | Michel Gérard |
| 1979 | Un amour d'emmerdeuse | Alain Vandercoille |
| 1980 | Cherchez l'erreur | Serge Korber |
| 1980 | Inspecteur la bavure | Claude Zidi |
| 1980 | Uns et les autres (Les) | Claude Lelouch |
| 1981 | Salut j'arrive | Gérard Poteau |
| 1981 | Si ma gueule vous plaît | Michel Caputo |
| 1981 | T'es folle ou quoi ? | Michel Gérard |
| 1982 | Banzaï | Claude Zidi |
| 1982 | Baraka (La) | Jean Valère |
| 1982 | Voleurs de la nuit (Les) | Samuel Fuller |
| 1983 | Grand carnaval (Le) | Alexandre Arcady |
| 1983 | Un jour ou l'autre | Olivier Nolin |
| 1984 | Par où t'es rentré, on t' as pas vu sortir | Philippe Clair |
| 1985 | Pizzaiolo et Mozzarel | Christian Gion |
| 1985 | Trois hommes et un couffin | Coline Serreau |
| 1987 | Innocents (Les) | André Téchiné |
| 1988 | Union sacrée (L') | Alexandre Arcady |
| 1992 | Ma saison préférée | André Téchiné |
| 1992 | Mamies (Les) | Annick Lanoë |
| 1996 | Autre côté de la mer (L') | Dominique Cabrera |
| 1997 | Alice et Martin | André Téchiné |
| 1998 | Superlove | Jean-Claude Janer |
| 2000 | Lait de la tendresse humaine (Le) | Dominique Cabrera |
| 2002 | Lovely Rita | Stéphane Clavier |
| 2003 | Au secours, j'ai trente ans ! | Marie-Anne Chazel |
| 2004 | Dalton (Les) | Philippe Haïm |
| 2005 | Comme t'y es belle ! | Lisa Azuelos |
| 2011 | Nous York | Géraldine Nakache, Hervé Mimran |
| 2012 | Turf | Fabien Onteniente |
| 2013 | Supercondriaque | Dany Boon |
| 2014 | Dernière leçon (La) | Pascale Pouzadoux |
| 2015 | Ils sont partout | Yvan Attal |
| 2017 | Brillantissime | Michèle Laroque |
| 2017 | Municipaux, (ces héros) (Les) | Eric Carrière, Francis Ginibre |
| 2018 | Municipaux, (trop c'est trop) (Les) | Eric Carrière, Francis Ginibre |
| 2020 | Maison de retraite | Thomas Gilou |
| 2020 | On est fait pour s'entendre | Pascal Elbé |