Comenzó a actuar en la escuela, haciendo siempre de niño.
Inició su carrera a los trece años de edad como modelo publicitaria, apareciendo en anuncios para grandes marcas.
Actriz precoz, debutó en televisión con tan sólo 13 años, en El crimen del capitán Sánchez, de Vicente Aranda. A los 15, su primer papel protagonista en la película El sueño de Tánger, y a los 16 se consagra con El año de las luces o La estanquera de Vallecas.
Fueron asaltadas muchas vallas publicitarias para llevarse la imagen de Maribel en lencería para una marca.
Debutó como cantante en la película Tres palabras, cantando 8 boleros con los que se editó un disco.
Gran apasionada de la lectura.
Su marido es hijo de los actores Carlos Larrañaga y María Luisa Merlo.
En el 2013 recibió el premio Maja de los Goya a la más elegante de la gala de los Goya 2013, gracias al estilismoDior que lució.
Cuenta con dos Premios Goya a Mejor Actriz Protagonista, por sus trabajos en Siete mesas de billar francés y Blancanieves.
Actualmente, pertenece a las Academias de Cine de Hollywood, España, México y la Academia Europea.