Catedrática de Universidad del área de Física Aplicada en la Universidad Politécnica de Madrid desde 1994. Realizó estancias postdoctorales en Estados Unidos, en Boulder, Colorado y en las Universidades de Cornell, y Georgia Institute of Technology donde se inició en los temas de investigación sobre dinámica no lineal y caos. Posteriormente creó el grupo de investigación Caos y Dinámica no Lineal en la UPM, que fue el germen del actual Grupo de Sistemas Complejos, que lidera. Es investigadora principal
de proyectos financiados por el Plan Nacional, o equivalentes sobre temas de sistemas complejos y dinámica no lineal. Ha colaborado de forma muy activa con relevantes investigadores tanto nacionales (UAM) como internacionales (Georgia Institute of Technology, Loughborough University y John Hopkins), habiendo realizado publicaciones relevantes en la prestigiosa revista Phys. Rev. Lett. sobre temas de caos cuántico en sistemas hamiltonianos.

Con la dirección de la Tesis Doctoral de A. Santiago (2003-07), se inicia en el estudio de los sistemas complejos a partir de su abstracción a una red compleja, desarrollando un formalismo general de modelos dinámicos de red que contempla la heterogeneidad en las propiedades de los nodos.

 Dentro de esta línea, se pueden mencionar los estudios sobre redes tecnológicas y los actuales trabajos sobre redes sociales. Ha abordado el estudio del comportamiento humano a nivel individual y colectivo en la red online Twitter. En 2012, realizó una estancia de sabático profundizando en el uso de datos masivos de telefonía móvil para obtener información útil sobre el comportamiento humano. También ha realizado una intensa labor en formación de doctores, habiendo dirigido más de 12 tesis doctorales y es coordinadora del Programa de Doctorado de Sistemas Complejos de la UPM.
Ha participado en proyectos relevantes a nivel nacional como i-MATH Consolider, y en Proyectos Europeos del H2020. Ha tenido proyectos financiados por empresas, como Telefónica. Es autora de más de 130 artículos en revistas indexadas en JCR, y ha impartido conferencias invitadas en universidades de EE.UU. de prestigio y en Congresos Internacionales.
Ha organizado varios Congresos Internacionales y dirigido Cursos de Verano. Ha realizado diversas actividades de divulgación científica (conferencias, talleres, semana de la ciencia, ferias, televisión, …). Ha recibido los Premios a la Excelencia Docente (2009) y a la Innovación Educativa (2010) de la UPM.
Actualmente es Presidenta del Grupo Especializado de Física Estadística y No Lineal (GEFENOL) de la Real Sociedad Española de Física y Vicepresidenta de la Asociación para el estudio de Sistemas Complejos Sociotecnológicos (COMSOTEC).