Es llicencià en física (1989) per la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) i és doctora en enginyeria ambiental (1995). Investigadora titular de l’Institut d’Enginyeria de la UNAM, el 2007 s’incorporà al Grup Intergovernamental d’Experts sobre el Canvi Climàtic de l'ONU, grup que fou guardonat amb el premi Nobel de la pau el mateix any.
Inicià la seva carrera política l’any 2000 quan entrà a formar part del gabinet del cap de govern de Ciutat de Mèxic, Andrés Manuel López Obrador i des del mateix any fou secretària de medi ambient del districte federal (2000-06), coincidint amb l’administració encapçalada per López Obrador. Després ocupà diferents càrrecs polítics fins que el 2017 es presentà i guanyà la consulta interna per a la precandidatura de la prefectura del govern de la Ciutat de Mèxic per la coalició Juntos Haremos Historia. El juliol del 2018 es convertí en la primera dona escollida cap de govern de la ciutat i exercí el càrrec fins el 2023.
El 6 de setembre de 2023 guanyà el procés intern del partit Movimiento de Regeneración Nacional per esdevenir la candidata a presidenta a les eleccions federals de Mèxic de 2024 de la coalició Sigamos Haciendo Historia, hereva de la coalició Juntos Haremos Historia. La coalició guanyà les eleccions i des de l’1 d’octubre de 2024 és la presidenta de Mèxic.