Mariana Loyola ingresó en 1994 a la Escuela de Teatro de la Pontificia Universidad Católica de Chile, donde realizó sus primeros trabajos en teatro, concretando alrededor de quince montajes en sus cinco años de carrera, hasta titularse en 1997. Comenzó a trabajar regularmente en el teatro hasta que en 2001 logró su primer papel importante para la televisión gracias a la telenovela Amores de mercado. Aunque debutó en cine un año antes en la cinta de crimen Monos con navaja (2000), fueron los filmes Sub terra (2003) de Marcelo Ferrari y Cachimba (2004) de Silvio Caiozzi, las que le dieron el reconocimiento del público chileno. Su carrera se disparó con su participación en la serie Machos (2003). Desde entonces actuó sobre todo en proyectos televisivos como Gatas y Tuercas en el2005 y Pieles en el 2011. En 2019 formó parte del elenco de la película Ema del director Pablo Larraín, estrenada durante el Festival de Cine de Venecia.
