Nacida en Ourense, é doutorada europea en Medicina e Cirurxía pola Universidade de Santiago de Compostela, especializada en Evolución Humana pola Universidade de Bristol e en Antropoloxía Forense pola Universidad Complutense de Madrid. Na actualidade é directora do Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) e catedrática honoraria do departamento de Antropoloxía da University College de Londres. É codirectora das escavacións dos xacementos da Serra de Atapuerca e coinvestigadora principal do seu proxecto.

A súa investigación céntrase na evolución dos primeiros homínidos de Asia e Europa, e o estudo da enfermidade no pasado. Lidera ou liderou varios proxectos de investigación relacionados coa evidencia dental na República de Xeorxia e en China. Publicou un centenar de artigos científicos en revistas como Nature, Science, Proceedings of the Natural Academy of Science (PNAS) ou Journal of Human Evolution. Destaca a súa proposta dunha orixe asiática para os primeiros homínidos europeos ou a recente publicación en Nature do primeiro enterramento humano de África, que mereceu a portada da revista.

Impartiu un centenar de conferencias en institucións de todo o mundo como a Academia de Ciencias de Pequín, a Academia de Ciencias de California, o Collège de Francia, a Universidade de Tel Aviv, os Museos Nacionais de Kenia ou o Instituto Cervantes en Xapón. O seu traballo foi clasificado dentro do Top 1% dos traballos máis citados no campo das ciencias sociais (Thomson Reuters Essential Science Indicators).

En 2019 converteuse na primeira española en recibir a Medalla Rivers Memorial do Royal Anthropological Institute de Gran Bretaña e Irlanda (RAI), a institución académica máis antiga do mundo dedicada á antropoloxía no seu sentido máis amplo. En 2022 publicou o libro de divulgación “Homo imperfectus. Por que seguimos enfermando a pesar da evolución?”, onde aborda a pregunta de por que a selección natural non eliminou a enfermidade na nosa especie.