Die chilenische Sopranistin wurde in ihrer Heimatstadt Vina del Mar und in Santiago ausgebildet. Sie gewann den Francisco-Viñas-Gesangswettbewerb in Barcelona und erhielt 2003 den Publikumspreis beim BBC Singer of the World Contest in Cardiff.
Nach ihrem Debüt als Micaela/CARMEN am dortigen Teatro Municipal erarbeitete sie sich ein Repertoire, das Partien wie Desdemona/OTELLO, Elisabetta/DON CARLO, Mimì/LA BOHEME und Liù/TURANDOT umfasst. Zu ihren bisherigen Wirkungsstätten zählen die Bayerische Staatsoper, die Staatsoper Unter den Linden, die Hamburgische Staatsoper und die Metropolitan Opera New York.
Die Rolle der Amelia/UN BALLO IN MASCHERA führte Angela Marambio 2009 an die Deutsche Oper Berlin.