Segona filla de Joan Carles I i Sofia de Grècia i germana del rei Felip VI d’Espanya. El 1988 fou membre de la representació espanyola de l’equip de vela als Jocs Olímpics de Seül. Llicenciada el 1989 en ciències polítiques per la Universidad Complutense de Madrid, cursà un màster en relacions internacionals a la Universitat de Nova York (1990). Resident a Barcelona, hi representà la Casa Reial espanyola en actes protocol·laris. L’octubre del 1997 es casà a Barcelona amb l’exjugador del primer equip d’handbol del FC Barcelona Iñaki Urdangarin, amb el qual compartí el títol de ducs de Palma, que els fou conferit el mateix any, i amb el qual té quatre fills. Des del 1993 treballà per a la Fundació de la Caixa de Pensions i Estalvis de Barcelona (des del 2014 Fundació Bancària “la Caixa”), on fou responsable de l’àrea internacional. El 2019 posà fi a la relació laboral amb aquesta institució per incorporar-se a la Fundació Aga Khan de Ginebra, ciutat on havia fixat la residència el 2013.
El 7 de gener de 2014, fou imputada per presumpte blanqueig de capitals en la gestió dels fons aconseguits a través dels negocis del seu marit i per presumpte delicte contra la hisenda pública. El març del 2016 s’inicià el judici pel “cas Nóos”, en el qual fou processada juntament amb el seu marit i altres imputats. La sentència, emesa el 17 de febrer de 2017, absolia Cristina de Borbó, però li aplicava una multa en concepte de responsabilitat civil, que el juny del 2018 el Tribunal Suprem rebaixà de 265.088 a 136.950 euros.
El juny del 2015 li fou revocat el títol de duquessa de Palma en un reial decret aprovat per Felip VI, i el gener del 2016 l’Ajuntament de Barcelona aprovà retirar-li la Medalla d’Or de la Ciutat, que li havia estat atorgada el 1997.