Issue d’une famille nombreuse, Maruja Mallo quitte sa petite ville de province pour étudier à l’Académie royale des beaux-arts de San Fernando à Madrid, dont elle sort diplômée en 1926. À partir de 1927, elle fait partie du groupe de la première École de Vallecas et illustre de nombreuses revues au cours des années 1920. Le succès de sa première exposition en 1928 à Madrid l’érige en figure majeure de l’avant-garde espagnole. En 1932, elle se rend à Paris, où elle rencontre les artistes du surréalisme, qui influenceront radicalement et immédiatement sa peinture, comme en témoigne une œuvre essentielle, Espantaparajos [Épouvantail, 1929], acquise par André Breton. Sa présence à une exposition collective d’art espagnol à Paris en 1935 lui vaut d’entrer dans les collections du Jeu de paume. Bien qu’influencée par le courant constructiviste du milieu des années 1930, elle continue d’exposer aux côtés des peintres surréalistes. En effet, son style, empreint d’expressivité, se définit par une touche franche et colorée, aux contours nets et délicats, à travers, notamment, des portraits (Cabeza de mujer, 1941), des représentations oniriques (La Huella, [la trace], 1929) ou encore des univers végétaux (Agol, 1969).

En parallèle, elle développe un travail de céramique, dont il ne reste rien aujourd’hui. Lorsque la guerre civile éclate, M. Mallo fuit au Portugal, avant de s’exiler à Buenos Aires. Lors de cette nouvelle période, extrêmement féconde, elle peint, dessine, enseigne, participe à la revue Sud avec Jorge Luis Borges, voyage en Uruguay et expose à Paris, au Brésil et à New York, où débute son étape « cosmique », traduite par sa série de Marines (entreprise en 1937 et achevée au début des années 1940), recréant la nature sud-américaine. Lors de l’arrivée au pouvoir de Juan Perón en Argentine, elle part à New York, avant de retourner en Espagne en 1965, après vingt-cinq années d’exil. Bien que désormais ignorée dans son pays, elle poursuit ses intenses activités artistiques et expose jusqu’à la fin de sa vie. En 1967, elle reçoit la médaille d’or du mérite des beaux-arts de Madrid.