גרהם, ממייסדות המחול המודרני, יצרה ז'אנר המיוחס לה אישית, שמותאם למאה העשרים תוך כדי שימוש במוטיבים מהבלט הקלאסי. סגנון הריקוד שלה כלל תנועה יותר חופשית, לרוב בלי נעלי בלט, אפילו על הבמה. היא גיבושה עולם שלם של הדימויים בעזרת הגוף של הרקדנים ברוח האמנות המודרנית של אותן שנים.
בשנת 1936 גרהם חיברה את יצירתה החשובה "Chronicle", שסימנה את תחילתה של תקופה חדשה באמנות במחול המודרני. המחול עסק בנושאים כבדי משקל, בהשראת נפילת הבורסה ב-1929, השפל הגדול שהגיע בעקבות הנפילה ומלחמת האזרחים בספרד. היצירה הגישה אותם באופן דרמטי, תוך שהיא מתמקדת בנושאים כמו בדידות ודיכאון, שהשתקפו בתפאורת הבמה והתלבושות האפלים.
גרהם הייתה הרקדנית הראשונה שהופיעה בבית הלבן, היא קיבלה את מפתחות העיר פריז וייצגה את ארצות הברית כשגרירה של תרבות ברחבי העולם. בשנת 1976 הוענקה לה מדליית החירות הנשיאותית, אחד מהעיטורים האזרחיים הגבוהים ביותר בארצות הברית, על ידי נשיא ארצות הברית ג'רלד פורד שקרא לה "אוצר לאומי". בשנת 1998, העניק המגזין "טיים" לגרהם את תואר "רקדנית המאה" ומנה אותה עם האנשים החשובים ביותר במאה העשרים.
הברונית בת שבע דה רוטשילד, שלמדה אצל גרהם, עברה לישראל וייסדה את להקת המחול "בת שבע" ב1965 . היא קראה לגרהם, ידידתה הקרובה משכבר הימים וזו הפכה למנהלת הראשונה של הלהקה, היא הכשירה את דור הרקדנים הראשון שלה ויצרה כמה יצירות עבור הלהקה.
מרתה גרהם פעלה כרקדנית וכוראוגרפית למעלה מ-70 שנה. הופעת המחול האחרונה של גרהם הייתה בסוף שנות השישים ומאז ואילך התמקדה גרהם בכוריאוגרפיה. גרהם המשיכה בעבודתה זו עד סמוך למותה בגיל 96. לפני מותה, גרהם השלימה טיוטה של האוטוביוגרפיה שלה "Blood Memory" שפורסמה בשנת 1991.