Родилась в Коста-Рике, в детстве болела полиомиелитом и практически ослепла. Была вылечена индейскими шаманами. В возрасте 14 лет уехала в Мексику в поисках возможностей развития своей творческой карьеры. На протяжении многих лет выступала в барах и на улицах, в возрасте 30 лет стала профессиональной певицей, лидером целого музыкального направления.
Прославилась на весь мир, в 1940-50 выступала в США и Европе, была близко знакома с ведущими актёрами и музыкантами Голливуда, с некоторыми из которых состояла в интимной связи.
В 1961 записала свой первый альбом (с тех пор выпущено более 80 различных дисков). За свой традиционный сценический образ получила прозвище женщина в красном пончо (La Mujer del Poncho Rojo). В конце 1960-х почти на два десятилетия исчезла со сцены, жила в Мексике и пила горькую.
В 1990 вернулась к творчеству. Объездила с гастролями всю Европу и Америку, триумфально выступала в лучших концертных залах планеты: Олимпия (Париж, 1995), Карнеги-Холл (Нью-Йорк, 2003), Дворец Музыки (Барселона, 1993, 1996, 1998, 2000, 2004), Театр Искусств (Мехико-Сити, 2001) и др. В 2001 году за свою творческую деятельность удостоена высшей королевской награды Испании (Gran Cruz de la Orden de Isabel la Cat?lica). В 2002 году ассоциация шаманов Латинской Америки по представлению шаманов племени уичоль присвоила Чавеле Варгас звание почетного шамана.
Снялась и записала музыку для фильмов известного испанского режиссёра Педро Альмодовара. Снялась и исполнила две ведущие музыкальные темы фильма «Фрида», посвящённого судьбе мексиканской художницы Фриды Кало, с которой Варгас связывали тесные личные отношения и в доме которой она жила вплоть до смерти Фриды. Снималась в фильмах Крик камня немецкого режиссёра Вернера Херцога, La Soldadera мексиканского режиссёра Хосе Боланьоса, в мексиканском телевизионном сериале Premier Orfeon.
О жизни и судьбе Чавелы Варгас снято несколько документальных фильмов.
Имя Чавелы Варгас часто связывают с развитием в испаночзычном мире движения за права женщин. Певица всегда открыто заявляла о своей нетрадиционой сексуальной ориентации, что неоднократно становилось поводом для громких скандалов.
В 2002 году в Испании вышла книга воспоминаний Чавелы Варгас Y si quieren saber de mi pasado (издательство Aguilar, Мадрид), мгновенно вошедшая в список бестселлеров. CD, DVD и видео со студийными и концертными записями певицы изданы миллионными тиражами крупнейшими мировыми студиями звукозаписи (Warner Music, Sony Int’l, Orfeon Records, Atlantic, Tropical Music, Wea International, Sum Records Brasil и др.)
В городе Бургос (древняя столица Испании, провинция Кастилия и Леон) именем Чавелы Варгас названа улица.
В настоящее время проживает в Коста-Рике.