Margarita nació en un pueblo de la costa asturiana, Canero, cerca de Luarca. Su padre era médico y su madre maestra, lo que influyó en la educación de Margarita y sus hermanos, ya que tuvieron contacto con grandes intelectuales de la época como Dalí o Lorca.
La amistad de su familia con Severo Ochoa influyó decisivamente en su decisión de dedicarse a la bioquímica, ya que dudaba entre ser médica o química. Se decantó por esta última opción después de asistir a una conferencia de Ochoa en Oviedo y recibir desde Nueva York un libro de bioquímica como regalo suyo.
Mientras estudiaba, conoció a Eladio Viñuela, con quien además de trabajar se casó. Juntos viajaron a Nueva York al laboratorio de Severo Ochoa con una beca y trabajaron allí cuatro años antes de volver a España, donde se centraron en el campo de la biología molecular.
Publicó más de 550 artículos en revistas y libros internacionales, supervisó más de 30 tesis doctorales, impartió alrededor de 400 conferencias y registró ocho patentes.
Recibió premios como el Premio Rey Jaime I de Investigación (1994) y fue nombrada Investigadora Europea por la UNESCO (1999). También dirigió el Instituto de España entre 1995 y 2003.
Durante este tiempo, Margarita estaba a la sombra de su marido, por lo que Eladio decidió cambiar su investigación y dejarla a ella al frente del trabajo sobre el fago phi29, su contribución más importante.
Trabajó en su laboratorio hasta su fallecimiento a los 80 años, siendo un referente para las jóvenes que aspiran a dedicarse a la ciencia.