Marília Vargas começou a estudar música aos 5 anos. Inicialmente com o violino, logo descobriu seu gosto pelo canto. Debutou nos palcos aos 12 anos de idade, como Pastor na ópera Tosca, sob direção do maestro Alceo Bocchino no Teatro Guaíra, em Curitiba.

Formada em Canto Barroco na Schola Cantorum Basiliensis e em Lied e Oratório no Conservatório de Zurique, na Suíça, estudou com Neyde Thomas, Montserrat Figueras, Christoph Prégardien e Silvana Bartoli.

Uma das mais ativas e respeitadas sopranos de sua geração, Marília Vargas divide seu tempo entre o ensino, a preparação vocal de coros, e sua carreira de concertos.

Sua intensa atividade musical nas últimas temporadas inclui concertos com diferentes orquestras e formações de câmara. 

Realizou inúmeras gravações para rádio e TV brasileiras e européias. Sua discografia, com mais de 20 álbuns destacam-se Engenho Novo, em parceria com o compositor e multi-instrumentista André Mehmari; Viagem Infinita; Nossos espíritos livres, vencedor da categoria melhor CD: voto público do Prêmio Concerto 2021, com Silvana Scarinci e Roger Burmester; Paisagens da China, dedicado à canção chinesa com o Ensemble Gao Shan Liu Shui; e Nove Árias Alemãs de G. F. Händel, com ornamentações de Nicolau de Figueiredo, com Juliano Buosi, Fernando Cordella e convidados.

Em 2024 estreou seu primeiro programa na Rádio Cultura FM, Mater Música - um panorama das mulheres compositoras através dos tempos. Foi Solista convidada da Orquestra Sinfônica do Paraná, OSPA, OSBA e da Orquestra Filarmônica de Minas Gerais. Na ópera, foi Dona Loló na estreia mundial da ópera Hilda Furacão, de Tim Rescala, com a Orquestra Ouro Preto e Rodrigo Toffolo, no Theatro Municipal de São Paulo. Marília Vargas foi regente convidada do Coro da Camerata Antiqua de Curitiba, além de atuar em diversas formações camerísticas, como o Ensemble Bach Brasil, sem deixar de mencionar seu trabalho dedicado às mulheres compositoras.

A convite do Itamaraty, cantou “Minha Pátria”, canção chinesa em Mandarim, na ocasião da visita do presidente chinês ao Palácio da Alvorada. O vídeo da perfomance viralizou na China, obtendo milhões de visualizações e comentários.

Sua temporada 2025 inclui diversos recitais de música de câmara, além de concertos com a Orquestra Sinfônica do Paraná, OSBA, Orquestra Sinfônica de Campinas, o Messias de Händel com a Orquestra Sinfônica de Minas Gerais e o maestro Roberto Tibiriçá, além de uma nova estréia com a Orquestra Ouro Preto e o maestro Rodrigo Toffolo.

Marília Vargas é professora de Canto Barroco e Canto Erudito na Escola de Música do Estado de São Paulo e preparadora vocal do Coral Jovem do Estado.
É também professora de Canto Lírico da Escola Municipal de Música de São Paulo, e professora convidada da Academia do Neojiba, em Salvador.