Cybèle Varela fez um curso de cinco anos no Museu de Arte Moderna (MAM) do Rio e sua formação foi complementada por estudos de história da arte na École du Louvre e na École des Hautes Etudes-Sorbonne, graças a duas bolsas de estudo concedidas pelo governo francês, em 1968 e em 1971. No entanto, sua carreira começou como autodidata, e ela recebeu seu primeiro prêmio aos 16 anos de idade do Museu Nacional de Belas Artes do Rio de Janeiro.
Iniciou sua carreira no Brasil na década de 60 com pinturas e objetos, incluindo posteriormente a fotografia e o vídeo em suas atividades. Em suas primeiras pinturas e objetos, ela desenvolveu uma apreciação crítica e muitas vezes irônica da vida urbana, que foi muito influenciada pela Pop Art americana e fez parte de um movimento local chamado Tropicalismo.
Sua pesquisa desperta interesse geral e angaria o apoio de críticos de arte ativos e conhecidos, como Jayme Mauricio, Walmir Ayala, Frederico Morais, José Roberto Teixeira Leite e Francisco Bittencourt. Após as bolsas de estudo concedidas pelo governo francês, ela se mudou para Paris e foi artista residente na Cité Internationale des Arts. Em Paris, ela começou a se concentrar na representação autorreflexiva da natureza, em uma série de pinturas, fotografias e vídeos que intitulou “Images”. Essa pesquisa, por meio da qual ela questionou a representação ambígua da aparência, enquadrou-se na onda narrativa da Figuração e foi avaliada por importantes críticos franceses, como Pierre Restany, Jean Luc Chalumeau e Gérald Gassiot-Talabot. Jean-Jacques Lévêque e Jean-Marie Dunoyer.
Seu trabalho evoluiu progressivamente para uma construção geométrica do espaço, uma pesquisa que ela manteve depois de se mudar para a Suíça em 1978. Nesses trabalhos, a ambiguidade do real é transcrita por meio da interposição de elementos fragmentários, como a imagem de uma árvore ou de nuvens, mostrada por meio de fotografia ou vídeo. A realidade, manipulada em excesso, torna-se irrealidade, conforme descrito por Sylvio Acatos e Monique Priscille.
Nos anos 90, ela desenvolve uma série de trabalhos que encenam bancos públicos e jardins tropicais. Após uma estada na Irlanda e na Bretanha, ela começa a integrar temas da cultura celta e elementos naturais.
A partir de 2000, seu interesse mudou para a autorrepresentação, em uma série de pinturas, fotografias e vídeos, em que ela aparece com o rosto pintado de vermelho ou usando máscaras, por meio das quais questiona a imagem do artista.
Varela expôs amplamente em galerias e museus de todo o mundo, na Europa, nos EUA e na América do Sul, e em grandes festivais, como a Bienal de São Paulo. Seu trabalho faz parte de várias coleções públicas e privadas internacionais, como o Centre George Pompidou, em Paris, e o Museu de Arte Assis Chateaubriand (MASP), em São Paulo.