Miranda var annet av seks barn av José Maria Pinto da Cunha i Portugal. Familien flyttet til Brasil før Carmen var fylt to år, og slo seg ned i Rio de Janeiro. Som 15-åring begynte hun i en moteforretning som hattemaker. Hun tilegnet seg raskt det hun trengte for snart å etablere seg med en selvstendig virksomhet.
Karriere i Brasil
I 1926 fikk hun sine første små roller som skuespiller. I 1928 sang hun for første gang i radio og året etter kom hun med sin første grammofonplate med sambaenSamba não vá sim'bora og choroenSe o samba é moda.
Med komposisjonen Taí av Joubert de Carvalho begynte i 1930-årene hennes karriere i Brasil for fullt. Hun sang, ledsaget av gruppen Bando da Lua, tidens mest kjente komposisjoner av Assis Valente og Ary Barroso.
Første korte filmrolle hadde hun i 1933 som karnevalsanger i musikalen A Voz do Carnaval av Adhemar Gonzaga og Humberto Mauro. Det fulgte mange konserter, grammofoninnspillinger og filmroller, som i 1939 Banana da Terra, der hun hadde på din berømte baianadrakt og gjorte komposisjonen O que é que a baiana tem? kjent. Under sine opptredener hadde hun mange ganger sko som gjorde henne 18 cm høyere.
Karriere i USA
I 1939 dro hun til USA for å spille en gjesterolle på Broadway. De sydamerikanske rytmer var på den tid blitt meget populære i USA, og dansebandledere som Xavier Cugat hadde stor fremgang. Miranda erobret seg et stort publikum med sine egne tolkninger i revyen Streets of Paris, og dermed fikk hun en skuespillerkontrakt med 20th Century Fox.
Allerede hennes første amerikanske filmopptreden, et ganske kort revynummer i Down Argentine Way, gjorte Miranda til en populær skuespiller i musikaler. For det meste fikk hun fremstå som temperamentsfull sydamerikaner, og på grunn av sitt hodeplagg fikk hun tilnavnet The Lady in the Tutti-Frutti Hat. Hun opptrådte for det meste ved siden av stjerner som Betty Grable eller Alice Faye, som hun ofte overstrålte, og vant seg også tilnavnet Brazillian Bombshell.
Høydepunktet i karrieren var i 1943 med The Gang's All Here, der hun var med i den mest bisarre koreografi som Busby Berkeley noensinne hadde tenkt ut. I 1946 gikk hun for å være den høyest gasjerte skuespillerinne i Hollywood.
Etter andre verdenskrig gikk det raskt tilbake med karrieren. Hun medvirket blant annet ved siden av Elizabeth Taylor i A Date with Judy, og avsluttet sin filmkarriere i begynnelsen av 1950-årene ved siden av komikerduoen Jerry Lewis og Dean Martin i Scared Stiff.
Miranda, som i 1947 giftet seg med David Alfred Sebastian, konsentrerte seg i det følgende med opptredener i forskjellige land verden over, men uten noensinne å gi noen konsert i fødelandet Portugal.
Den 4. august 1955 fikk Miranda under en episode av Jimmy Durante Show et lett hjerteinfarkt. Hun fullførte showet, men døde neste morgen av et nytt hjerteinfarkt.
Begravelse, ettermæle
Miranda ble gravlagt på kirkegården São João Batista i Rio de Janeiro. Hennes samlede etterlatenskaper ble gitt til Museu Carmen Miranda i Rio de Janeiro (museet åpnet i 1976). Ved sin stemme, scenenærvær og sine eksotiske drakter ble hun snart en nær mytisk berømmelse.