Fue una niña inteligente y curiosa Su gusto por la lectura le llevaba a explorar la biblioteca de su padre, En 1933 terminó el Bachillerato Universitario en Ciencias y Letras en la Universidad de Santiago de Compostela, con las disertaciones: “Insectos Sociales” y “Las mujeres en el Quijote”. En 1934 se mudo a Madrid para comenzar sus estudios, que fueron interrumpidos por el comienzo de la guerra Civil. En 1940 contrajo matrimonio con Eugenio Leira Manso, ambos tuvieron una hija, María de los Ángeles Leira Alvariño.
Ella fue una oceanógrafa y zoóloga. Centró su investigación en el estudio del zooplancton. Fue la primera mujer científica que ocupó un lugar en un barco de investigación británico; descubrió veintidós especies de organismos marinos, dos de ellas llevan su nombre:el quetognato Aidanosagitta alvarinoae y la hidromedusa Lizzia alvarinoae.Se convirtió en una experta mundial en diferentes grupos del zooplancton depredador, donde muchas especies resultaron útiles como indicadoras de masas de agua concretas y corrientes oceánicas. El buque oceanogáfico del IEO de la fotografía lleva su nombre.