Она является дочерью действующего кубинского лидера Рауля Кастро и Вильмы Эспин, бывшему лидеру Кубы Фиделю Кастро Мариэла приходится племянницей.
Мариэла Кастро известна своими кампаниями по эффективному предупреждению и предотвращению СПИДа, а также по принятию обществом геев, бисексуалов, трансвеститов и транссексуалов. По инициативе возглавляемого Кастро Кубинского национального центра сексуального образования в марте 2008 года на рассмотрение в Национальную ассамблею Кубы поступил законопроект о правах сексуальных меньшинств и транссексуалов. Законопроект предусматривает признание однополых браков и бесплатные операции по смене пола с изменением записей в личных документах. По словам Мариэлы Кастро, кубинское общество и власти становятся более терпимыми к геям. Кастро отметила, что её отец, Рауль Кастро, поддерживает эти начинания.
Мариэла Кастро выпустила 13 школьных статей и девять книг. Под её руководством издаётся журнал Sexolog?a y Sociedad.
По словам прежнего наперсника семьи Кастро Норберто Фуэнтеса, Мариэлу считают «мятежником» в семье. Она одобрила перестройку в 1980-х. Сейчас Мариэла замужем за итальянцем, имеет от него двух детей, а также мальчика от предыдущего брака с чилийцем.