W lutym 2012 Martić po raz pierwszy w karierze awansowała do finału imprezy WTA. Dokonała tego w Kuala LumpurHsieh and Martic achieve first WTA finals in KL.. Na liście pokonanych przez nią rywalek znalazły się Peng Shuai i Jelena Janković (14 WTA). Bliska zdobycia tytułu Chorwatka skreczowała w trzecim secie pojedynku finałowego z Hsieh Su-wei z powodu wycieńczeniaHsieh Wins First WTA Title; First Asian Winner of Kuala Lumpur Tourney.. W kwietniu obroniła półfinałowe punkty z Kopenhagi, zatrzymana w czwartym meczu przez Caroline Wozniacki. Podczas French Open 2012 odnotowała najlepszy swój wynik wielkoszlemowy, dochodząc do czwartej rundy. Wyeliminowała Michaëllę Krajicek, następnie sensacyjnie Marion BartoliFrench Open: Martic stuns Bartoli in second round. (8 WTA, najwyżej notowana pokonana przez Martić rywalka) i Anabel Medinę Garrigues. W ósmym dniu turnieju musiała uznać wyższość Angelique Kerber.