Mariam Tórtola és llicenciada en Física per la Universitat de València amb Premi Extraordinari de Llicenciatura i Doctora en Física Teòrica per la Universitat de València amb Premi Extraordinari de Doctorat. Des de 2006 fins a finals de 2009 va treballar com  investigadora postdoctoral a l'Institut Superior Técnic de Lisboa (Portugal) i l'Institut de Física Teòrica d'Hamburg (Alemanya). Després va tornar a Espanya, a l'institut de Física Corpuscular (IFIC, centre mixt del CSIC i la Universitat de València) amb un contracte JAE-Doc del CSIC i a partir de 2015 va ser investigadora Ramón y Cajal de la Universitat de València. Des d'octubre de 2020 és professora contractada doctora de la Universitat de València, on ha impartit docència al Grau en Enginyeria Electrònica de Teleocmunicació, el Grau en Física  i el Màster en Física Avançada.

El seu tema principal  d'investigació és la física de neutrins i les seues implicacions en astrofísica i cosmología, àrea en la que ha publicat més de 60 articles en revistes científiques internacionals. Fins ara ha dirigit 3 tesis doctorals en la Universitat de València, més una altra en curs.

Mariam és membre de la col.laboració experimental internacional DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment).

En 2008 va rebre el Premi Investigador Novel en Física Teòrica de la Real Sociedad Española de Física i la fundació BBVA, i en 2017 li va ser atorgat el Premi a la Investigació L'Oréal-UNESCO For Women in Science.