Родилась в музыкальной семье: отец — композитор, певец-тенор и педагог Мануэль дель Популо Висенте Гарсиа (Россини написал для него партию графа Альмавивы в «Севильском цирюльнике»), мать — оперное сопрано Хоакина Брионес, сестра — меццо-сопрано Полина Виардо, брат — баритон и педагог Мануэль Висенте Гарсиа. С 1811 семья поселилась в Неаполе. Мария впервые выступила на сцене вместе с родителями в 6-летнем возрасте. Училась музыке и пению у отца. В 1815 семья переселилась в Париж, затем в Лондон. Мария училась в монастырском колледже в Хаммерсмите под Лондоном, который закончила в 1824, владея пятью языками.
Вторично дебютировала на сцене Королевского Лондонского театра в роли Розины в «Севильском цирюльнике» (1825). Затем с триумфом выступала в Париже, Нью-Йорке, Мехико. Подписала контракт с Итальянским театром в Париже (1828—1834). С блеском выступала в Милане и Венеции.
Малибран занималась и сочинением, ей принадлежит несколько песен, в том числе — на слова Марселины Деборд-Вальмор. В 1835 году ей был представлен Юлиус Бенедикт — немецкий пианист и композитор еврейского происхождения, в карьере которого она сыграла значительную роль.
В 1831 она познакомилась с бельгийским композитором и скрипачом Шарлем де Берио, между нами завязался роман. Малибран рассталась с мужем и при содействии маркиза де Лафайет в 1836 вышла замуж за Берио. Мендельсон сочинил по этому случаю свадебную арию. От их брака родился известный впоследствии музыкант и музыкальный педагог Шарль Вильфрид де Берио.
Безвременно скончалась во время представления от ран, полученных при падении с лошади: она не обратилась к врачу, боясь ампутации сломанной ноги.
Похоронена в Брюсселе.
Ею восхищались Россини, Доницетти, Беллини, Шопен, Мендельсон, Лист, Т.Готье, К.Брюллов. Ей посвящали стихи Мюссе и Ламартин, ее образ вошел в роман Жорж Санд «Консуэло». О Малибран сняты фильмы Гвидо Бриньоне (1943, в главной роли — Мария Чеботарь), Саша Гитри (1944), Вернера Шрётера (1972) и др., написаны несколько романов. В 2007—2008 Чечилия Бартоли дала серию концертов к 200-летию Малибран.