Inicià els estudis a l’escola de ball de Víctor Ullate, amplià la seva formació amb Karemia Moreno, Marina Besobrasova i Anatoli Levis i es graduà al Reial Conservatori Professional de Dansa de Madrid. El 1996 s’incorporà com a artista convidada a l’Scottish Ballet —on interpretà peces com ara Romeu i Julieta, La Sylphide o El llac del cignes—. El 1997 ingressà a l’English National Ballet, on en set mesos es convertí en primera ballarina i suscità la unanimitat d’una crítica entusiasta. L’any 2000 fou nomenada primera ballarina del Royal Ballet de Londres, i es convertí en un referent mundial i una figura internacional del ballet clàssic. El setembre del 2006 obrí la temporada del Gran Teatre del Liceu amb Giselle. L’any 2012 assumí la direcció de l’English National Ballet. El 2022 fou nomenada directora del Ballet de San Francisco, i es convertí en la primera dona a ocupar el càrrec en aquesta institució.
Ha rebut destacats premis i guardons: premi del Critic Circle Dance Awards com a primera ballarina (2001), Medalla d’Or del mèrit en les belles arts del Ministeri de Cultura espanyol (2002), Medalla d’Or al Gran Prix de la Ville de Paris (2004), premi Príncipe de Asturias (2005) i el títol “ambaixadora Andersen” del govern danès el 2004. El 2008 rebé el premi Benois, el guardó de més prestigi en l’àmbit de la dansa.