Marthasville is een stad in Warren County, Missouri, Verenigde Staten. Het aantal inwoners bedroeg 1.136 bij de volkstelling van 2010. De Katy Trail, een 225 mijl lang fietspad, loopt door Marthasville. Vanwege de vele wijnhuizen van hier oostwaarts tot Defiance wordt Marthasville beschouwd als een eindpunt van het "Missouri Rhineland".