Margrethe Koch, født Schiøler, voksede op i et velstående hjem i Hellerup . I 1897 rejste hun til New York for at tage en sygeplejerskeuddannelse ved Presbyterian Hospital under ledelse af Anna Maxwell.
Efter afsluttende statseksamen var hun 1900-01 ledende sygeplejerske på hospitalets operationsafdeling.
I 1902 blev hun gift med provst Hans Koch, og parret bosatte sig på Fanø. Her kunne hun ikke arbejde som sygeplejerske, men hun skrev fra 1906 en række artikler til aviserne om sine erfaringer med det amerikanske uddannelsessystem.
Margrethe Koch kritiserede, at der i Danmark ikke var egentlige sygeplejeskoler med en systematisk oplæring. Hun argumenterede også for, at sygeplejeskolerne skulle ledes af en sygeplejerske.
Margrethe Kochs synspunkter faldt sammen med det, Dansk Sygeplejeråd stod for. Da hun senere flyttede til København, engagerede hun sig i DSR, som hun blev medlem af i 1907. 1909-11 arbejdede hun som sekretær og 1924-33 som redaktør af Tidsskrift for Sygepleje.
Da Charlotte Munck døde i 1932, blev Margrethe Koch valgt som hendes efterfølger på formandsposten. Som formand ønskede hun at føre samme linie som forgængerne Henny Tscherning og Charlotte Munck, men det var også vigtigt for hende at kæmpe for ordentlige bolig- og lønforhold og ikke mindst for kortere arbejdstid. Efter sin fratrædelse genoptog Margrethe Koch sin skribentvirksomhed. I 1941 udgav hun Charlotte Munck, en skildring af Muncks barndom, uddannelse og betydning for dansk sygepleje. I 1944 udkom Dansk Sygeplejeraads Historie, der demonstrerede dyb indsigt i organisationens virke.
Hun forblev på posten til 1934, en vigtig periode for DSR, fordi Rigsdagen i 1933 vedtog loven om statsautorisation af sygeplejersker. Kampen for statsanerkendelse, som havde varet godt 25 år, var endelig slut.