Carmen Maura est une descendante d'un homme politique espagnol conservateur, Antonio Maura, cinq fois premier ministre au début du XXe siècle. Elle a étudié la philosophie et la littérature à l'école nationale supérieure des beaux-arts de Paris.
Carmen Maura a commencé sa carrière comme chanteuse de cabaret. Elle a débuté au cinéma en 1970 par une apparition dans The Man in Hiding. Elle obtient son premier rôle important en 1977 dans les Tigres de papier
Bien que Carmen Maura ait joué beaucoup de comédies dramatiques, elle a été souvent remarquée pour ses rôles comiques. Elle est apparue dans le premier film par de Pedro Almodóvar, Pepi, Luci, Bom et autres filles du quartier
En 2006, elle a reçu le prix d'interprétation féminine au Festival de Cannes pour Volver.