Filla d’una família d’exiliats anticastristes, cursà estudis de psicologia a la universitat de Miami, i al mateix temps s’inicià com a vocalista en diversos grups pop i de música cubana. El 1979 es casà amb el músic i productor d’origen arabocubà Emilio Estefan, amb qui creà el grup Miami Sound Machine (des del 1987 Gloria Estefan & The Miami Sound Machine), que popularitzà la música salsa en anglès. Com a cantant en solitari, la discografia de Gloria Estefan inclou títols com Live for loving you (1981), Into the light (1991), Go away (1993), Mi tierra (1993), Abriendo puertas (1996), Destinity (1996), Gloria! (1998), Alma caribeña (2000), Unwrapped (2001), Amor y suerte (2006) i 90 millas (2007). Ha guanyat diversos premis Grammy (1993, 1995, 2000, 2003). L’any 1994 fou condecorada amb la Medalla d’Or del Congrés dels Estats Units d’Amèrica. El 2009 anuncià la seva retirada.