Выросла она в довольно бедном районе Рио-де-Жанейро, Лапа, где было немало так называемых Bahianas, бедных чернокожих продавщиц, которые носили фрукты и всякую всячину на голове, защищая волосы тюрбанами. Миранда часто выступала на вечеринках и фестивалях в Рио-де-Жанейро, за любовь к пению отец прозвал её Кармен, в честь героини оперы Бизе. Ее старшая сестра Олинда заболела туберкулезом и была отправлена в Португалию на лечение , Миранда, чтобы помочь оплатить медицинские счета, в 14 лет пошла работать в магазин галстуков. Затем она работала в бутике, где научилась делать шляпы и открыла свой бизнес. Она постоянно пела во время работы в шляпной мастерской, где её и заметил композитор Жозу де Баррос, она заключила с ним контракт, выступала в клубах, затем на радио, и вскоре стала местной звездой, записав в 1929 году свой первый альбом.
В 1933 году она подписывает контракт с Радио Мэйринк Вейга, в 1934 году ее приглашают на радио в Буэнос-Айрис. В 1939 году она, по приглашению бродвейского импрессарио Ли Шуберта, наконец едет в Нью-Йорк, чтобы выступать в шоу "Улицы Парижа" на Бродвее. Уже через год она покинула Нью-Йорк ради Голливуда, который сделал из нее символ темпераментной Южной Америки. Амплуа Кармен Миранды было нехитрым: она везде играла горячую танцующую красотку в бразильском стиле, которая неизменно одета в яркое этническое платье, носит обувь на высокой платформе и причудливый головной убор, похожий на высокую корзину с фруктами. Эта шляпка стала одним из неотъемлемых атрибутов актрисы, ее "визитной карточкой", Кармен прозвали “ a lady with a tutti - frutti hat ”.
Ее дебютом в кино стал фильм "A Voz do Carnaval" ("Голос карнавала) в 1933 году, затем еще несколько бразильских фильмов. В Голливуде ее первый фильм был "Down Argentine Way"("В гостях у Аргентины) в 1940 году. Поскольку в Европе шла война, Америка повернулась к своим соседям, начался настоящий латино-американский бум и в кино, и в музыке. Кармен Миранда пользовалась бешеной популярностью, на одном из банкетов в Белом Доме она была представлена президенту Франклину Д. Рузвельту. По некоторым данным, в сороковых годах она была самой высокооплачиваемой актрисой Голливуда.
Всего в Голливуде она снялась в 14 фильмах.
Прекратив сниматься с кино, Кармен Миранда продолжала оставаться на виду. Теперь она стала часто выступать в клубах и разных теле-шоу.
В последние годы жизни Кармен одолевали приступы жесткой депрессии. В 1955 году на телешоу Джимми Дюранте исполнение Мирандой энергичного танцевально-певческого номера было прервано сердечным приступом, который и стал причиной смерти актрисы на следующее утро. Кармен умерла рано – в 46 лет, несмотря на то, что не пила, не курила, не нюхала кокаин и не употребляла «тяжелые» наркотики, вопреки слухам, распускаемых о ней желтой прессой. Тело звезды было перевезено в Бразилию, где правительство объявило национальный траур. Позже в Рио был построен музей ее имени, а в 1995 году в свет вышел документальный фильм “ Carmen Miranda : Bananas Is My Business ”, составленный из фрагментов интервью и выступлений.