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 regência 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 e regência de coros, e sua carreira de concertos.

Sua intensa atividade musical nas últimas temporadas inclui concertos com diferentes orquestras e formações de câmara, destacando suas colaborações com a Orquestra Ouro Preto em estreias de óperas e obras brasileiras nos mais prestigiados teatros do país, sob regência do Maestro Rodrigo Toffolo; com a Orquestra Sinfônica da Bahia, sob regência do maestro Carlos Prazeres e com a Camerata Antiqua de Curitiba, sem deixar de mencionar seu importante trabalho dedicado à pesquisa e difusão de obras de mulheres compositoras.

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, Ricardo Kanji e convidados.

Em 2024 estreou seus primeiros programas na Rádio Cultura FM, Mater Música - um panorama das mulheres compositoras através dos tempos e A Voz do Barroco.

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 milhares de visualizações e comentários.

Em 2025 foi solista convidada da Camerata da Orquestra  Sinfônica da Ópera Nacional da China em sua tournée pelo Brasil, e colaborou regularmente com o Ibrachina Music Project.

Sua temporada de 2026 se iniciou ao lado da Camerata Antiqua de Curitiba em concertos em Roma e no Vaticano. Destaque para concertos com o Quarteto da Cidade de São Paulo, com a Orquestra Sinfônica da Bahia, sob regência de Carlos Prazeres, com o Ensemble Os Músicos de Capella, sob regência de Luis Otávio Santos, Recital comemorativo do Ano China Brasil no Theatro São Pedro, e a tournée “Do Yangtzé ao Amazonas” ao lado do violonista Fabio Zanon, por cidades da China e do Brasil.

Professora de Canto Barroco e Canto Erudito na Escola de Música do Estado de São Paulo, EMESP-Tom Jobim, é preparadora vocal do Coral Jovem do Estado, onde também atua como regente. É também professora convidada da Academia do Neojiba, em Salvador. 

A partir da edição de 2026, Marília Vargas é a Curadora Artística da áerea de Música Antiga da Oficina de Música de Curitiba.