Après l'obtention d'un double DEUG en musicologie et histoire de l’Art (Université Lyon II, 1980) et le Diplôme supérieur de la Schola Cantorum en histoire de la musique et écriture (Ecole du Louvre, Paris, 1984), Martine Loriau co-fonde et co-dirige le Théâtre de la Crypte Saint Sulpice à Paris, avec Michael Lonsdale, Claude Laugier et Paul de Larminat (1993-1998).
Elle produit, de 1993 à 1996, le Récit d’un pèlerin russe, auteur anonyme, mise en scène Michael Lonsdale avec plus de 500 représentations (tournée internationale) puis en charge de la production, 1994-2008, pour Les Fioretti de saint François de Jean de Marignol, mise en scène Michael Lonsdale, Nuit Obscure de Jean de la Croix, mise en scène MJ d’Hour, Mystère de la nativité et L’Eternel féminin, mise en scène Paul de Larminat - Collège des Bernardins. Martine Loriau est également dramaturge et chargée de production pour La Boutique de l’orfèvre de Andrej Jawen (tournée théâtrale France et Italie, puis adaptation vidéo, production En marche/ Majorem, 2000-2011) et co-directrice artistique de la Semaine Cathédrale d’Albi depuis 2014.