Die Martin-Luther-Straße in dem von Weimar eingemeindeten Oberweimar ist eine Verbindungsstraße und mehr noch Anliegerstraße, die vom Plan in nördliche Richtung bzw. nordöstliche Richtung mit ungeradem Verlauf bis zur Gottfried-Keller-Straße führt. Dahinter wiederum verläuft die Eisenbahn. Im Endbereich gabelt sie sich leicht. Eine der sie kreuzenden Straßen ist die Bodelschwinghstraße, die wiederum an der Jenaer Straße endet.
In der Martin-Luther-Straße befinden sich Gebäude und Grundstücke, die auf der Liste der Kulturdenkmale in Weimar (Ortsteile) stehen. Das sind das Haus Heydenreich mit Garten, Gartenhaus und Pförtnerhaus in der Martin-Luther-Straße 8, das auch als Herrenhaus bezeichnet wird, und der Friedhof mit Ummauerung, 6 barocken Grabsteinen, Grabstätten Heydenreich, A. Olbricht und T. Bauer-Pezellen. Weitere in der Denkmalschutzliste aufgeführte Gebäude sind Martin-Luther-Straße 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18. Diese Nummern wiederum betreffen den Ortskern von Oberweimar. In der Martin-Luther-Straße 10 befindet sich das Brauhaus Weimar mit Lokalbrauerei.
Hinweis: Die Martin-Luther-Straße in Oberweimar ist nicht der einzige nach dem Reformator Martin Luther benannte Straßenzug im Weimarer Stadtraum. In der Altstadt gibt es die Luthergasse.