Мартовая была основана в 1666 году на землях в бывшем Салтовском уезде украинцами, которые состояли на службе при городе Салтове. Название села происходит от Мартовецкого затона на реке Северский Донец. Здесь рукав Северского Донца образовал остров, на котором проживала значительная часть поселенцев, но и на левом берегу Донца также поселились черкасы, так что село было разделено на две части.

В 1667 году жители Мартовой Богдан Иванов, Ивашка Хмельниченко, и новоприбывшие черкасы Лаврен Сенченко, Василий Лазаренко… всего 157 товарищей подали челобитную с просьбой наделить их землями. Салтовский воевода Зосим Емелянович Маслов отмежевал им в Салтовском уезде дикого поля и распашной земли от речки Гнилушки до Крутова Логу и от Крутова Логу до речки Хотомли и вниз по речки Хотомли до реки Северского Донца и вниз по Северскому Донцу до села Мартовой.

При размежевании присутствовали дети боярские села Салтова Перфилий Булавин, Евтей Почюев, Ларион Демьянов, Иван Юров, Павел Ватулин, Иван Ковалев, Аверьян Семенов, Михаил Молчанова; деревни Молодовой Никифор Болховцов, Лукьян Зинеев, Филимон Тимофеев; а также города Салтова сотник Иван Андреенко и казаки Тимофей Филипов, Яков Дикань, Ефрем Прокопов. Каждому жителю Мартовой было нарезано по восемь четвертей в поле. А сена им черкасам дозволили косить от устья речки Гнилуши по левою сторону и до верховья речки Гнилуши и по речки Хотомли от устъя и до верховья по правою сторону и по конец своих полей и по заполью и по дубровам. Лес селидобный (строительный) и дровяной дозволялось сечь за рекой Северским Донцом на Крымской стороне вместе с детьми боярскими и черкасами города Салтова. Общая земельная дача села Мартовая составила три тысячи шестьсот пятьдесят шесть четвертей в трех полях, а сенных покосов тысяча пятьсот пятьдесят четвертей.

Уже в 1668 году Мартовая была разорена татарами, возрождалась на острове и только в начале XVIII столетия перешла вновь на левый берег реки Северский Донец, где проходила дорога из Белгорода в Изюм.

На 1668 год в Мартовой проживали Яско Андрусенко, Данило Богодуховский, Яцко Терещенко, Игнат Литвин, Василь Лапко, Максим Калитенко, Леско Стадник, Семен Мазепенко, Игнат Колесник, Фёдор Глуховский, Иван Носач, Феско Попович, Дмитро Шамраенко, Иван Лиховиденко и др.

В селе с давних пор была деревянная церковь во имя Архангела Михаила, а на кладбище деревянная часовня.

В земельную дачу Мартовой входили хутора: Крутовой и Черномордов на левом берегу реки Хотомля; Борщевой на правой стороне яра Борщевого; Шматков по обеим сторонам безымянного яра; Стариков на берегах речки Гнилицы. Земли под поселением было 143 десятины 1888 квадратных сажени, пашни 5455 десятин, сенокоса 2450 десятин 2010 саженей, леса строевого и дровяного 1135,5 десятин, неудобностей 878 десятин. А всего 10063 десятины 414 саженей.

На 1785 год 380 дворов войсковых обывателей, 1186 мужчин и 1180 женщин, а также помещики жена поручика Анна Александровна Черноглазова (28 дворов, 95 мужчин и 97 женщин) и жена кадета Марья Александровна Картавая (5 дворов, 11 мужчин и 12 женщин). На речке Северский Донец Черноглазовой и Картавой принадлежала водяная мельница из трех амбаров в каждом из которых было по три мучных постава и по одной крупяной толчее. Мельница действовала круглый год за исключением полой воды. Доход с мельницы они делили поровну, а достигал он в год 400 рублей. Их крепостные крестьяне состояли на оброке и платили помещицам по 1 рублю 50 копеек в год запахивая всю их землю для себя. 

Войсковые обыватели владели десятью винокуренными заводами, каждый на 1 котел, а в год горячего вина (горилки) выкуривалось до тысячи ведер. Также была одна солодовня, где солоду выращивалось до 30 четвертей. Была и одна пивоварня, где производилось 200 ведер пива. В основном население в XVIII столетии занималось хлебопашеством, выращивали рожь, пшеницу, овес, ячмень и гречку, которые росли здесь лучше всего. Но были в Мартовой и мастеровые: сапожники, кузнецы, портные. Также население торговало съестными припасами, содержало шинки, где продавали произведенную горилку и пиво по вольным ценам.