Su debut profesional en televisión arranca en 1994, con la serie Villarriba y Villabajo. Después de esta vinieron Médico de familia, A las once en casa, El grupo, Siete vidas, Mis adorables vecinos, Paco y Veva, Hospital Central, Vivo cantando...

Mas extensa es su carrera en cine. Comienza a las órdenes de Imanol Uribe, en Días contados también en 1994. La popularidad le llega con Perdona bonita, pero Lucas me quería a mí, que dirigieron Dunia Ayaso y Félix Sabroso. A esta le siguieron Chevrolet, Carne trémula, Torrente, el brazo tonto de la ley, El grito en el cielo, La primera noche en mi vida, Sexo por compasión, Poniente, Dos tipos duros, Hotel Danubio, Trileros, Chuecatown, Volando voy y Los muertos no se tocan nene. 

En la filmografía de Mariola se encuentran protagonistas como el que interpreta en El cielo abierto, de Miguel Albadalejo o Nacidas para sufrir, del mismo director. Con Pedro Almodóvar ha colaborado en personajes ya icónicos en la historia del cine como los que interpreta en Hable con ella y Los abrazos rotos y también destaca su papel en La vida perra de Juanita Narbona, dirigida por Farida Benyalzid.

En teatro destacan sus papeles en La Ley de la Selva (2009), ¡Manos quietas! (2010), El manual de la buena esposa (2012), Blood Wedding (2012) dirigida por Marion Poot en el Malthouse Theatre de Melbourne, Australia, Maestra de ceremonias en The Hole Zero (2017) y El Florido pensil (2017).

En 2018 participa en las series: El Continental para TVE, Instinto y Arde Madrid (a las ordenes de Paco Leon) para Movistar+ y la italiana Lejos de Ti; además del largometraje ¡Ay mi Madre! (2018) de Frank Ariza. En teatro participa en la gira por España de Háblame hasta finales del 2019.

En 2020 Mariola protagoniza dos series televisivas, una producción de Netflix en manos del director mexicano Manolo Caro, Alguien tiene que morir así como la serie de Mediaset, Señoras del hampa.

Ese mismo año, protagoniza la obra de teatro La comedia de la cestita en la cual sigue su participación hasta 2021.

Entre sus últimos proyectos de 2022 se encuentran Érase una vez… pero ya no, y El Inmortal, protagonizada junto a Álex García. A finales de 2021 estrena Ojos que no ven de Natalia Mateo en el Teatro Canal.

En 2022 protagoniza junto a José Corbacho y Martita de Graná, ¡Martita!, una serie de Tv dirigida por Irene Moray.