María León war von 2006 bis 2007 in der spanischen Teenie-Soap SMS, sin miedo a soñar in der Rolle der Leti zu sehen. Es folgten weitere Auftritte im spanischen Fernsehen, wie etwa in der Comedy-Serie Aída, in der ihr Bruder, der Schauspieler und Regisseur Paco León, die Hauptrolle innehatte. Seit 2008 ist sie auch auf der Leinwand zu sehen. Das nach dem Spanischen Bürgerkrieg spielende Filmdrama La voz dormida (2011) von Benito Zambrano brachte ihr mehrere Darstellerpreise ein, darunter die Silberne Muschel des Festival Internacional de Cine de San Sebastián und der Goya in der Kategorie Beste Nachwuchsdarstellerin.
In den beiden von ihrem Bruder inszenierten Tragikomödien Carmina o revienta (2012) und Carmina y amén (2014), in denen ihre Mutter, die Schauspielerin Carmina Barrios, die Hauptrolle spielte, wirkte María León ebenfalls mit. Von 2015 bis 2019 spielte sie eine der Hauptrollen in der Serie Allí abajo. Für die Netflix-Serie Blumige Aussichten stand sie erneut mit ihrem Bruder gemeinsam vor der Kamera. In der Tragikomödie La lista de los deseos war sie 2020 neben Victoria Abril zu sehen.
2006–2007: SMS, sin miedo a soñar (TV-Serie, 99 Folgen)
2007: Cuenta atrás (TV-Serie, Folge 1x12)
2007: Hospital Central (TV-Serie, Folge 14x10)
2008: Maitena: Estados alterados (TV-Serie, Folge 1x21)
2009: Una bala para el rey (TV-Zweiteiler)
2009: Fuga de cerebros
2010: La tira (TV-Serie, Folge 1x04)
2010–2011: Aída (TV-Serie, drei Folgen)
2011: Los Quien (TV-Serie, Folge 1x08)
2011: La voz dormida
2012: Carmina o revienta
2012–2014: Con el culo al aire (TV-Serie, 42 Folgen)
2014: Carmina y amén
2014: Marsella
2015: Rey gitano
2015: Los miércoles no existen
2015–2019: Allí abajo (TV-Serie, 69 Folgen)
2016: Cuerpo de élite
2017: El Autor
2018: Sin fin
2018: Escapada
2019: Los Japón
2019–2020: Blumige Aussichten (La casa de las flores) (TV-Serie, zehn Folgen)
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