1876年8月7日，瑪塔·哈麗出生在荷蘭的一個城鎮里，取名為瑪格麗薩，她是四個孩子中的老大。她父親擁有一家帽子店，並且投資石油生意，童年的她擁有一個富裕的童年。直到13歲，她一直就讀於貴族學校。
1889年，她父親破產並且與她母親離婚，1891年她母親去世。破碎的家庭讓她不得不到教父家寄人籬下。她開始致力於幼兒教育的研究，學校的校長卻試圖侵犯她，她極力反抗之後卻被學校開除，並且因此得罪了教父而不得不逃跑到她荷蘭海牙的伯父家。
18歲那年，她回應了一位在報紙上登啟事尋找妻子的上校，並且與他（魯道夫·麥克勞德Rudolf MacLeod）結婚。婚後，她被丈夫帶到了爪哇。在那裡，她第一次聽見別人隨口喊她「瑪塔·哈麗」，意思是「黎明的眼睛」。
婚後的7年里，瑪塔·哈麗過著一種上層社會殖民婦女的生活，並且生育了兩個孩子——諾曼約翰與路易斯。但是，婚姻生活並沒有想像的那麼盡人心意。最讓人不能忍受的就是，他丈夫在爪哇還有一個公開的情婦。
在爪哇島，她開始和別人調情，用以證明她誘人的魅力可以獲得自己想要的任何東西。與此同時，她開始研究印尼的傳統舞蹈，並且用「瑪塔·哈麗」作為自己的藝名開始演出。在她丈夫的要求下，他們又一起生活了一段時間。在此期間，只要有機會哈麗就專心研究當地文化。
1899年，他們的孩子因為感染父母的梅毒而產生了強烈的併發症而發病，雖然他們對外宣稱的是被僕人下毒。他們的兒子因病去世，只留下了女兒路易斯。1902年他們開始分居，並於1907年離婚。
1905年3月5日她在巴黎一夜成名，在那個年代第一次公開暴露自己的身體並以此為榮。她沿用了這個在爪哇島第一次被人稱呼的名字——瑪塔·哈麗。她給自己虛構了一個爪哇公主的身份，並且宣稱自己從童年時代就沉迷於舞蹈並學習。法國官方的報紙曾經報導過她有許多情人，其中大多是些軍官。
她以中立國荷蘭人的身份頻繁地通過西班牙和英國往來於法國和荷蘭。1916年，瑪塔·哈麗回到了荷蘭中央政府所在地海牙，並在那裡開始了間諜活動。她和一個德國外交官上床，外交官向她索要駐紮在兩個關鍵地段的法軍的有關情報。
其中一個地段在法國北部索姆河一線，英法聯軍將在這裡發動攻勢。這年的7至10月，英法聯軍果然在這一戰線發動了攻勢，迫使德國軍隊後撤，但雙方都損失慘重。
法國人事後宣稱，哈麗是從法國軍隊里她的情人們那裡得到法軍人員部署秘密的。人們認為，在1917年，當哈麗已去巴黎向一個德國軍官傳遞某些有關法國作戰計劃的情報之後，在法國官方，她被人出賣了，成為法國的一名戰犯。
消息一出，許多人覺得，瑪塔·哈麗只是喜歡和男人調情、喜歡冒險，根本不會是真正的間諜；但也有人猜測，瑪塔·哈麗試圖充當雙重間諜。總之，1917年截獲的秘密情報終於讓法國人相信她就是間諜。瑪塔·哈麗因叛國罪受到了審判。她否認自己有罪，在法庭上她辯解道：「我是妓女，沒錯；但我不是叛徒，永遠不是。」為了掩示自己的無能，法國軍方將瑪塔·哈麗定為超級間諜。
1917年10月15日，瑪塔·哈麗被處決。直到臨刑前，她依然楚楚動人。她拒絕遮住眼睛，也不讓行刑者把她綁在木樁上。就在被槍決前，她還向12人的行刑隊送去了飛吻。
1917年以來，歷史家們一直為整個事件冥思苦想，特別是法國政府拒絕他人對已於1917年密封的、有關瑪塔·哈麗的報告材料的公開而詳細地研究。
1985年，美國新聞記者拉塞爾·沃倫·豪聲稱，他掌握有艷情女諜瑪塔·哈麗在沙托的文森尼斯的活動情況的有關資料。他聲稱，這些材料可以證明，哈麗並不是德國間諜，而是一個自由情報員，其唯一的間諜活動是在馬德里為法國人服務。豪說，哈麗在那裡勾引了一名德國使館武官，她出賣自己的肉體和他度過了銷魂的三天三夜，但她所得到的都是些過時的或者不準確的、沒多大價值的情報。
豪還聲稱，哈麗從德國情報機關收受了「等價交換」來的金錢，但她所提供給他們的，都是些很容易採集到的報紙上的報導和過時了的小道消息。然而，在第一次世界大戰中，法國充滿了排外情緒，並且，其軍隊遭受到致命打擊，損失慘重，可謂駭人聽聞。
豪為哈麗的遭遇深感不平，他議論說，該責備的應該是那些無能的將軍們，但以敵方同謀婦女面目出現的一隻替罪羊，則是一個好得多的藉口。在審判期間，她被指控以犧牲幾十萬英法盟軍的生命為代價出賣軍事機密。而對於德國人來說，他們認為哈麗作為雙重間諜欺騙了他們，其根據是，德國人發了一封密電，他們知道法國人破譯了它，而對哈麗間諜的指控則與這份密電有關。
無論哪種傳說都是正確的——哈麗是德國間諜，或者是法國間諜，或者是雙重間諜。哈麗違背了間諜活動的基本原則：她太粗心和天真了，居然認為她習慣跟男人上床的行為不會驚動告密者，以致把自己送上了斷頭台。
LADY舊憶專欄