Ángeles Alvariño nació en la localidad de Serantesy, fue la hija de Antonio Alvariño Grimaldos, médico del lugar y de la pianista María del Carmen González Díaz-Saavedra.Desde muy joven le gustó la lectura y la música y a los tres años ya sabía leer y aprendió solfeo y piano.
Realizó sus primeros estudios en Ferrol y el bachillerato en el instituto Concepción Arenal en la misma ciudad. Cursó el Bachillerato Universitario en Ciencias y Letras en la Universidad de Santiago de Compostela que finalizó en 1933 con los trabajos finales: Insectos Sociales y Las mujeres en el Quijote. En 1934 se trasladó a Madrid para estudiar la carrera de Ciencias Naturales en la Universidad de Madrid. Se alojó en la Residencia de Señoritas dirigida por María de Maeztu. En 1936, al estallar la Guerra civil española interrumpió sus estudios y regresó a Ferrol y se dedicó a estudiar idiomas (francés, alemán e inglés) y se interesó por el estudio del litoral gallego, como la playa de Doniños.
Tras finalizar la guerra y reabrirse las universidades volvió a Madrid donde concluyó sus estudios de Ciencias Naturales en la Universidad Complutense de Madrid.En 1940 se casó con Eugenio Leira Manso, capitán de la Marina de Guerra Española y Caballero de la Real y Militar Orden de San Hermenegildo. En 1942 nació su hija Ángeles Leira Alvariño, arquitecta y urbanista radicada en Estados Unidos.De 1941 a 1948 impartió clases como profesora de biología, zoología, botánica y geología en varios colegios de Ferrol.
Tras doctorarse en 1951, varios años de investigaciones en Europa, colaboraciones con el Consejo Británico y una beca Fulbright se trasladó a Estados Unidos donde realizó la mayoría de sus investigaciones en el Instituto Oceanográfico Scripps. Allí la siguió su marido, afincándose en este país al conseguir ella la nacionalidad norteamericana.
Tras su jubilación en 1987 continuó su investigación como científica emérita hasta 1993. Murió en California en 2005 a los ochenta y ocho años.
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