Sinh ngày 28/4/1988 tại thủ đô Santiago, trong một gia đình có cha và mẹ đều là những đảng viên Cộng sản kỳ cựu, từng bị tù đày vì hoạt động kháng chiến chống lại chế độ độc tài quân sự của Thống chế Augusto Pinochet (1915-2006), cũng là hai người đồng chí thân cận của cố Tổng bí thư PCCh Luis Corvalan (1916-2010).
Sau khi tốt nghiệp trung học, năm 2006 Camila thi đậu vào Khoa Địa lý thuộc Trường đại học Tổng hợp Quốc gia Chile, là một trong những cơ sở giáo dục cao học lâu đời nhất ở châu Mỹ Latinh.
Năm 2007, C. Vallejo tình nguyện gia nhập Đoàn Thanh niên Cộng sản Chile (JCCh), đồng thời là thành viên tích cực của Liên đoàn Sinh viên Chile (FECh).
Chỉ sau 3 năm hoạt động trong phong trào sinh viên, C. Vallejo đã được tín nhiệm bầu làm Chủ tịch FECh, cũng là người phụ nữ thứ hai đảm nhiệm trọng trách này trong lịch sử 105 năm tồn tại FECh. Năm 2010, cử nhân C. Vallejo được đặc cách theo học tiếp ngạch thạc sĩ Địa lý rồi bảo vệ luận án thành công vào tháng 7/2013.
Tại kỳ Đại hội thứ 13 của JCCh, C. Vallejo được bầu vào Ban chấp hành Trung ương chuyên nhiệm phụ trách phong trào học sinh sinh viên. Cùng với những thành viên năng nổ khác, nữ thủ lĩnh FECh đã khởi xướng những cuộc xuống đường tuần hành rầm rộ bắt đầu vào cuối năm 2011, đòi Chính phủ của Tổng thống Sebastian Pinera phải tiến hành những cuộc cải cách sâu rộng, tăng cường sự nghiệp dân chủ hóa đất nước sau giai đoạn bị chế độ Pinochet hà khắc đè nén.
Suốt 2 năm kế tiếp, khẩu hiệu được giương cao trong các cuộc biểu tình đòi dân chủ hóa học đường, thay đổi căn bản hệ thống giáo dục, bảo đảm ai cũng được học hệ phổ thông miễn phí, nâng cao chất lượng giáo dục đại học song hành với việc cho sinh viên vay tiền học tập không tính lãi...
Hình ảnh nổi bật luôn dẫn đầu các cuộc tuần hành của C. Vallejo đã gây được sự chú ý đặc biệt của giới truyền thông. Với cách ăn nói lưu loát, mạch lạc đầy cuốn hút, hiện thân thủ lĩnh C. Vallejo được báo chí quốc tế coi là "hình tượng tiêu biểu của phong trào cách mạng mới ở châu Mỹ Latinh", hay "nhân cách Chile quan trọng và có ảnh hưởng nhất trong thế kỷ XXI"…
Tờ nhật báo ABC hàng đầu Tây Ban Nha tôn vinh Vallejo là "Che Guevara của Chile". Tuần báo Newsweek của Mỹ đã trân trọng đưa ảnh C. Vallejo lên trang bìa trong số ra tháng 3/2012, vì đã đoạt danh hiệu "Người phụ nữ can đảm nhất thế giới của năm 2011".
Độc giả nhật báo The Guardian của Anh bình chọn C. Vallejo là "Nhân vật của năm", qua một cuộc thăm dò trực tuyến vào cuối năm 2012. Còn tạp chí Time của Mỹ xếp C. Vallejo vào danh sách "100 nhân vật có ảnh hưởng nhất thế giới" trong năm 2013 vừa qua