Tras licenciarse y doctorarse en Bioquímica en la Universidad Autónoma de Madrid, Maria Mittelbrunn se especializó en inmunología. Realizó su tesis doctoral bajo la supervisión del profesor Francisco Sánchez Madrid en el Hospital de La Princesa (Madrid). Posteriormente complementó su formación en el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (Madrid), con estancias adicionales en el Institut Curie (París), en la Universidad de Oviedo y en el Hospital 12 de Octubre (Madrid). En la actualidad es científica titular del CSIC, líder del Laboratorio de Inmunometabolismo e Inflamación en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO, UAM-CSIC), y profesora visitante en el Columbia Center for Translational Immunology de la Columbia University (Nueva York). En otoño de 2026 se incorporará al CaixaResearch Institute como líder de grupo sénior.

Su investigación se centra en el estudio del declive del sistema inmunitario con la edad. Su laboratorio ha sido pionero en posicionar el sistema inmunitario como regulador crítico en el envejecimiento. En concreto, su trabajo ha demostrado que el envejecimiento del sistema inmune no solo compromete la respuesta frente a las infecciones, el cáncer o la vacunación, sino que también favorece una inflamación crónica incrementando el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares, metabólicas, cognitivas y musculares.

Las investigaciones llevadas a cabo en su laboratorio han permitido identificar nuevos mecanismos moleculares implicados en la inflamación crónica y en las enfermedades asociadas al envejecimiento, además de establecer nuevas dianas terapéuticas en enfermedades inflamatorias y cardiovasculares, especialmente en aneurismas aórticos, así como en enfermedades mitocondriales.

La Dra. Mittelbrunn ha recibido dos ayudas del Consejo Europeo de Investigación (ERC) ―una Starting Grant y una Consolidator Grant―, ha sido ponente en múltiples congresos internacionales y es vicepresidenta de la Sociedad Española de Senescencia Celular.

Por sus contribuciones científicas, ha recibido numerosos reconocimientos, entre los que destacan el Premio L’Oréal-UNESCO For Women in Science, el Premio Fundación Banco Sabadell de Investigación Biomédica, el Premio al Joven Talento Científico Femenino en Biología y Geología de la Real Academia Española de Ciencias de España (FRACE) y el Premio a la Investigación Jesús Sierra en la categoría básica. Desde 2024 es académica correspondiente de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de España.