Lola Álvarez Bravo apprend la photographie en travaillant comme assistante de son époux, le photographe mexicain Manuel Álvarez Bravo (1902-2002 ; le couple se marie en 1925 et se sépare en 1934). De 1935 à la fin des années 1950, elle gagne sa vie comme photographe documentaire pour divers organismes gouvernementaux, notamment la Secretaría de Educación Pública (SEP, secrétariat à l’Éducation publique) et l’Instituto Nacional de Bellas Artes. Elle enseigne également les arts plastiques dans des écoles du réseau SEP. Elle se sert de la technique du photomontage (El Sueño de los Pobres [Le rêve des pauvres, 1935] et La Capital de la República Mexicana [La capitale de la République mexicaine, 1946]) pour créer des œuvres de propagande politique, ainsi que de grandes fresques destinées à des immeubles de bureaux tels que celui de l’usine Chrysler Automex (1954) et celui de la Secretaría de Comunicaciones y Obras Públicas (SCOP, ministère de la Communication et des Travaux publics, 1954-1955) à Mexico.

Au début des années 1930, L. Álvarez Bravo documente une commande de son mari, qui couvre la production des muralistes mexicains pour le magazine Mexican Folkways ; ce travail se révélera formateur pour elle, en ce qui concerne à la fois ses préférences esthétiques et sa vision artistique. Elle prend la majorité de ses photographies d’art à l’occasion de commandes publiques pour lesquelles elle doit rendre compte des réalités de la vie rurale mexicaine, de l’industrialisation et du développement urbain. Elle remarque que, lors de ces processus de documentation, il lui arrive de décider de garder une image pour elle, et elle conserve alors le tirage au sein de son œuvre personnelle. Elle aborde ses sujets humains avec respect et empathie, en discutant parfois avec eux de la pose adéquate, mais aussi en saisissant des moments à la volée, sans qu’ils ne s’en aperçoivent. Son travail paraît dans des publications comme El Maestro Rural (1935-1937, édité par le SEP) ou des revues d’architecture telles qu’Espacios et Arquitectura México (années 1940 et 1950). Elle illustre le compte rendu de la présidence de Manuel Ávila Camacho dans Seis Años de Actividad Nacional [Six Ans d’action nationale, 1946], avec soixante photographies et quelques photomontages. L. Álvarez Bravo est considérée comme une portraitiste de renom dans son pays, où elle immortalise ses contemporain·e·s, à la fois artistes, écrivain·e·s et intellectuel·le·s mexicain·e·s, ainsi qu’un éminent photographe d’architecture et expérimentateur singulier dans Homenaje a Salvador Toscano [Hommage à Salvador Toscano, vers 1949]. En 1951, elle illustre l’ouvrage Acapulco en el Sueño (Acapulco dans un rêve) puis, en 1955, son cliché Entierro en Yalalag [Enterrement à Yalalag, 1946] figure dans la célèbre exposition The Family of Man au Museum of Modern Art de New York et dans le catalogue qui l’accompagne.

À Mexico, L. Álvarez Bravo fonde l’un des premiers ciné-clubs dans les années 1930 et tient une galerie, la Galería de Arte Contemporáneo (de 1951 à 1958), où elle présente les œuvres de nombreux·ses ami·e·s. En 1953, elle y consacrera une exposition individuelle à Frida Kahlo, la seule qui ait eu lieu à Mexico du vivant de l’artiste. L. Álvarez Bravo participe à sa première exposition collective au sein de la section dédiée aux femmes artistes de la Liga de Escritores y Artistas Revolucionarios (LEAR, Ligue des écrivains et artistes révolutionnaires), organisée par la peintre mexicaine María Izquierdo en 1935. Elle bénéficie de sa première exposition individuelle en 1944 au Palacio de Bellas Artes. La plus importante rétrospective de son œuvre se tient en 1992-1993 au Centro Cultural Arte Contemporáneo, quelques mois avant sa mort. L’historien de l’art et critique Olivier Debroise l’interviewe à de nombreuses reprises au cours des années 1980 ; les enregistrements de ces entretiens se trouvent au Centro de Documentación Arkheia du Museo Universitario de Arte Contemporáneo de l’Universidad Nacional Autónoma de Mexico (MUAC-UNAM). Les archives de L. Álvarez Bravo sont conservées au Center for Creative Photography de l’University of Arizona à Tucson.