Cybèle Varela fréquente les cours d’art du musée d’Art moderne de Rio de Janeiro, de 1962 à 1966 ; elle y rencontre des artistes comme Rubens Gerchman, Carlos Vergara et Cildo Meireles. En 1967, lors de sa première participation à la Biennale de São Paulo, l’une de ses oeuvres est retirée, car considérée offensive à l’égard des autorités. Sa première exposition personnelle à Rio de Janeiro a lieu l’année suivante à la galerie Goeldi. Les peintures et les objets de cette époque reflètent l’intérêt de l’artiste pour le paysage urbain, mais aussi pour la culture populaire de son pays ; très colorés, réalisés généralement avec de la peinture industrielle sur bois, ils traduisent une esthétique nourrie d’éléments du pop art nord-américain et de la figuration narrative, tout en étant fortement liée à une vision critique de la réalité brésilienne. En 1968, l’artiste s’installe à Paris, fréquente l’École du Louvre, puis étudie à l’École pratique des hautes études. Au début des années 1970, elle s’intéresse particulièrement au rapport entre lumière et ombre, et commence à utiliser la vidéo et la photographie : ainsi, Images (1976) montre le mouvement de bandes lumineuses. Elle réalise également des peintures et des photographies, dans lesquelles la lumière, réelle ou fictive, se reflète sur des tableaux de paysages – ou sur les murs où ceux-ci sont accrochés – et devient de cette manière partie de l’image.

Sa réflexion sur la nature de la représentation picturale se retrouve aussi dans les œuvres des années 1980, conçues après son départ à Genève. La relation entre l’image du ciel, avec ses nuages, et celle du paysage naturel, devient alors un thème de prédilection, dont elle propose de nombreuses variations, en exploitant des médias différents. Le travail plus récent de C. Varela est marqué par le retour de la figure, absente dans les pièces des années 1980. Son œuvre a fait l’objet de nombreuses expositions personnelles, dont celle présentée en 2005 au musée d’Art contemporain de l’université de São Paulo, et a été montrée dans d’importantes expositions collectives.