Die Tochter eines Venezulaners und einer Kubanerin kommt 1981 in Caracas zur Welt, wo sie die ersten Lebensjahre verbringt. Die Familie zieht schließlich nach Miami und später nach Los Angeles. Als Kind nimmt sie Ballettunterricht und lernt Klavier. Mit elf Jahren wird Majandra Delfino für die Girlband China Dolls gecastet, womit der Stein für eine Karriere im Showbusiness ins Rollen gebracht wird.
Majandra Delfino gibt ihr Debüt in der Rolle der Tochter von Tony Danza in der Serie The Tony Danzy Show (1997). Bereits zwei Jahre später erhält sie die Rolle von Marie DeLuca in der erfolgreichen Mystery-Serie Roswell, die sie drei Jahre lang porträtiert und internationalen Starruhm erlangt. Außerdem trifft sie am Set ihren ersten Ehemann: Schauspielkollegen Devon Gummersall, der in Roswell ihren Cousin spielt. Im Jahr 2007 heiraten sie doch die Ehe hielt nur knapp ein Jahr.
Nach der ersten Staffel entwickelen sich die Einschaltquoten von Roswell schlecht. Eine Fankampagne hilft zwar, den Sender UPN davon zu überzeugen, die Serie zu übernehmen. Doch auch dort bleibt der Quotenerfolg aus. Während die Fans noch versuchen, mit einer erneuten Kampagne die Serie zu retten, macht sich vor allem Delfino bei ihnen unbeliebt: Sie erweckt in Äußerungen den Eindruck, ein Serienende und das Umsatteln auf eine Filmkarriere käme ihr gelegen.
Ihr schauspielerisches Können beweist Delfino dann in Filmen wie „Traffic - Dia Macht des Kartells“ (2000) neben Michael Douglas, wo sie viel beachtet in der Rolle einer jungen Drogenabhängigen zu sehen ist. Anschließend erscheint sie in der schwarzen Komödie „R.S.V.P.“ (2002) oder in Wim Wenders Musikdrama „Don't Come Knocking“ (2005) zusammen mit ihrer Schwester, sowie in dem Drama „State's Evidence“ (2006). In der kurzlebigen Sitcom Katie Joplin gehört sie zum Hauptcast, gab einen Gastauftritt in Boston Public und in Help Me, Help You. Eine der Hauptrollen übernimmt Delfino in der kurzlebigen Webserie/Dramaserie Quarterlife (2008), an der ihr damaliger Mann Devon Gumersall beteiligt ist. Am Set der kurzlebigen Serie lernt Delfino ihren zukünftigen Ehemann kennen.
In einer kleinen Rolle erscheint Delfino neben ihrer ehemaligen Roswell- Kollegin Katherine Heigl in dem Film „So spielt das Leben“ (2010) auf der großen Leinwand. Auf der Mattscheibe sieht man die Darstellerin in zwei Episoden der Dramedy Men of Certain Age (2010), sowie in einer der Hauptrollen neben Raven-Symoné in der ABC Family-Sitcom Great State of Georgia (2011), die allerdings nach der ersten Staffel abgesetzt wird.
Es folgen ein paar Rollen in TV-Spielfilmen sowie eine Gastrolle in The Office (UK). 2014 ist Delfino in der CBS-Comedy Friends with Better Lives mit von der Partie. In der Komödie „Band Aid“ steht sie 2017 neben ihrer „Friends with Better Lives“-Kollegin Zoe Lister-Jones vor der Kamera, außerdem besucht sie deren Serie Life in Pieces.
Nach der gescheiterten Ehe mit Devon Gummersall (2007-08), heiratet Majandra Delfino David Walton (Perfect Couples). Am 14. März treten die beiden in Miami vor den Traualtar. Tochter Cecilia Delphine Walton kommt 2012 zur Welt, 2013 folgt Sohn Louis Augustus Walton.
Majandra Delfino ist neben ihrer Schauspielkarriere auch Sängerin.