Son véritable nom était Martha Jane Canary et elle naquit le 1er Mai 1852 à Princeton, Missouri. Ella avait deux frères et trois soeurs dont elle était l'aînée. Enfant, elle aimait beaucoup s'amuser à l'extérieur et apprit tôt à monter à cheval, arrivant à dresser bientôt les plus têtus d'entre eux.

En 1865, la famille émigra au Montana. Elle avait alors 13 ans et pendant le voyage qui dura 5 mois, elle partait à la chasse avec les hommes. Arrivée à destination, sa mère y mourut un an plus tard. La même année, la famille partit pour Salt Lake City, Utah, où son père décéda en 1868.

C'est alors que commença sa trépidente vie solitaire. Elle rejoignit deux ans plus tard le Général Custer en qualité de scout. Elle fit campagne en Arizona contre les Indiens. C'est à cette époque qu'elle commença à porter des habits d'homme. Elle exécuta de dangereuses missions, participa à plusieurs campagnes et devint très habile au tir.

D'après ses mémoires, c'est pendant sa période scout qu'elle gagna le surnom de Calamity Jane. Voici comment :
En campagne contre les Indiens, dans le Wyoming, il lui fut ordonné de partir avec un détachement. Parti pour plusieurs jours, le groupe de soldats dut subir plusieurs escarmouches au cours desquelles six soldats furent tués et de nombreux autres sérieusement blessés. De retour vers le fort, à quelques kilomètres seulement de celui-ci, le détachement tomba dans une embuscade. Le Capitaine fut blessé. Martha se retourna et vit que l'officier allait tomber de son cheval. Elle galopa alors vers lui et l'attrappa avant qu'il ne chute au sol. Elle le hissa sur son cheval, devant elle, et le ramena au fort, lui sauvant la vie. Une fois guéri, le capitaine lui aurait dit, en plaisantant : "Je vous baptise "Calamity Jane", l'héroïne des Plaines". Ce surnom ne l'aurait plus jamais quitté.

Au cours de ses campagnes, elle fut la première femme blanche à pénétrer dans les Black Hills, alors contrôlées par les Sioux dont ce sont les montagnes sacrées. Elle devait ensuite rejoindre le Général Custer à Little Big Horn. Durant son voyage, elle dut traverser à la nage la rivière Platte et tomba malade. Elle fut rapatriée au Fort Fetterman où elle y resta 14 jours. Puis, ayant récupéré, elle se mit en route pour Fort Laramie. Là, elle rencontre William Hickock. Elle fit la route avec lui jusqu'à Deadwood. Puis elle assura la liaison, en qualité de courrier, entre Custer, encore dans les Black Hills, et Deadwood. Un jour d'Aout 1876, son ami Wild Bill Hickock, fut tué d'une balle dans le dos dans un saloon de Deadwood. Bien que l'on prête à Calimity Jane une aventure avec ce dernier, il semblerait qu'ils n'aient été en fait que de très bons amis, sans plus, et que le père de son enfant ne soit autre qu'un lieutenant avec lequel elle aurait eu une liaison quelque temps.

Elle serait alors partie à la recherche de l'assassin, un nommé Jack Mc Call, et l'aurait attrappé pour le livrer à la justice. Mais celui-ci s'échappa. Il fut repris quelque temps plus tard, jugé puis pendu.

Elle quitta Deadwood en 1877 avec le septième de Cavalerie. L'année suivante, elle fit un peu de prospection. Puis elle fit des navettes entre différents forts et villes avec un attelage de boeufs, les animaux les plus résitants pour ce genre de trajets dans cette région précise. Elle ne cessa de changer d'activité et de voyager, allant du Wyoming, vers l'Oregon, ou encore vers la Californie, élevant du bétail ou le convoyant.

En 1885, à El Paso, elle rencontra Clinton Burke, un texan avec lequel elle se maria, voulant enfin s'arrêter quelque part. Deux ans plus tard, elle eut une petite fille. Ils partirent alors pour le Colorado où ils tinrent un hôtel. Puis ils voyagèrent encore de ville en ville pour revenir à Deadwood, 17 ans après en être partie. Ses anciens amis furent ravis de la revoir et certains voulurent mettre par écrit ses aventures et d'autres lui proposèrent de les jouer. Entre temps son mari l'avait laissée. Elle fut alors engagée au Palace Museum de Minneapolis en 1896. Elle participa ensuite à plusieurs Wild West shows en vogue à l'époque.