Felisa Martín Bravo nació en Donostia el 11 de junio de 1898. Realizó sus estudios secundarios en el Instituto General y Técnico de Gipuzkoa hasta terminar el Bachillerato. En 1918 se trasladó a Madrid para continuar con sus estudios e ingresó en la universidad para estudiar Ciencias Físicas.
Mientras cursaba sus estudios, trabajó dando clases en el Departamento de Ciencias del Instituto Escuela perteneciente a la Junta de Ampliación de Estudios (JAE), con la intención de conseguir el título de profesora de instituto. En 1922, con 24 años, se licenció en Física y posteriormente se adentró en el mundo de la investigación de la mano de su tutor Blas Cabrera.
Comenzó a trabajar en Laboratorio de Investigaciones Físicas, que dirigía el físico Julio Palacios. En aquella época no era frecuente la presencia de mujeres en los laboratorios, de hecho, Felisa fue la primera mujer del LIF y del grupo de investigación de Julio Palacios.
Durante los cuatro siguientes años, de 1922 a 1926, Felisa se especializó en el estudio de redes cristalinas con aparatos de rayos X y el último curso trabajó como ayudante en la Facultad de Ciencias. El trabajo que desarrolló en el laboratorio fue amplio. Puso en práctica el método desarrollado por los Bragg y también el de los físicos Peter Debve y Paul Scherrer, la difracción de rayos X por polvo para el estudio de las estructuras de los óxidos de niquel y colbato y del sulfuro de plomo. Este trabajo fue la base de la tesis que defendió en 1926 y que aprobó con la calificación de sobresaliente.
Felisa Martín Bravo se convirtió entonces en la primera mujer en obtener el título de doctora en Física. Fruto de aquella tesis fue un artículo especial en la historia de la cristalografía, la primera aportación escrita publicada en España sobre la materia, «Determinación de la estructura cristalina del óxido de níquel, del óxido de cobalto y el sulfuro de plomo» (1926).
En 1929 comenzó su labor en el servicio de meteorología como ayudante, siendo la primera mujer en acceder al mismo, y la única hasta 1935. Mientras trabajaba de ayudante en el servicio de meteorología, continuó con su labor investigadora en el Instituto de Física y Química de la Universidad de Madrid. En el Instituto ahondó en el estudio de estructuras cristalinas en el departamento que dirigía Julio Palacios.
En 1934 se integró en el servicio de meteorología hasta que llegó la Guerra Civil. En 1937, designaron a Felisa Martín Bravo «directora accidental» del observatorio. «Accidental» ya que, en condiciones normales, Felisa no hubiera sido candidata a un puesto semejante y se vieron abocados a ello por las circunstancias.
Felisa Martín Bravodirigió el observatorio hasta junio de 1940. Durante su estancia en el observatorio centró su labor de investigación en el estudio de las galernas.
