Mineira de Belo Horizonte, Cynthia Falabella é filha da cantora lírica Maria Olympia e do ator, dramaturgo e publicitário Rogério Falabella. Chegou a cursar direito, mas desistiu e foi fazer publicidade, atividade que desenvolve em Belo Horizonte paralelamente à carreira de atriz, que inclui teatro, cinema e televisão.

Cynthia atuou em diversos curtas-metragens – A Hora Vagabunda (de Rafael Conde), O Quintal dos Guerrilheiros (João Massorolo), Os Filmes que Não Fiz (de Gilberto Scarpa) são alguns deles – e nos longas Os 12 Trabalhos (de Ricardo Elias), Batismo de Sangue (de Helvécio Ratton), 5 Frações de uma Quase História (episódio dirigido por Guilherme Fiúza e pelo qual recebeu o Crystal Lens no Miami Brazilian Film Festival), Essa Maldita Vontade de Ser Pássaro e Divórcio.

Sua primeira aparição na TV foi em O Clone (quando substituiu a irmã Débora Falabella afastada por razões de saúde), da Rede Globo, e ainda América e Aquele Beijo. No SBT atuou em Corações Feridos, na HBO na série (fdp) e também na minissérie de suspense portuguesa Tempo Final.

No teatro, representou personagens dramáticos e cômicos em produções como O Tempo e Os Conways, O Jeca Voador – Um Causo Modernista, Toalete, Toc Toc, Academia do Coração, Bull, Minha Mulher Se Chama Maurício e Loucas por Eles, texto do diretor e roteirista argentino Marcos Carnevale com tradução de Walcyr Carrasco. E ainda dirigiu A História do Cachorro, uma adaptação da obra de Edward Albee, e o infantil Princesa Falalinda, Sem Papas na Língua.

As irmãs Cynthia e Débora já dividiram no palco. Em 2008, pela primeira vez atuaram juntas em A Serpente, último texto do dramaturgo Nelson Rodrigues. Na direção, assinam os espetáculos infantis A Minicostureira e O Rei e a Coroa Enfeitiçada, este com texto de seu pai, Rogério Falabella.