Carli Lloyd och Megan Rapinoe gav USA ledningen inom loppet av matchens första tio minuter. Det dröjde ytterligare tio innan Marta reducerade.
I andra halvlek gick det tio minuter mellan hennes båda mål.
Christen Press, Martas klubbkamrat under Tyresö-tiden, hade ett stolpskott i andra halvlek.
Det var USAs första förlust under förbundskapten Jill Ellis ledning.