Die in Irland geborene, in Südafrika aufgewachsene Sopranistin hat ihre musikalische Ausbildung in den Fächern Cello, Gesang und Klavier an der Universität in Johannesburg und an der Hochschule für Musik in Detmold abgeschlossen.  

Engagements führten die Sopranistin nach Mannheim, Düsseldorf und Berlin, wo sie von 1994 bis 2012 dem Ensemble der Deutschen Oper Berlin angehörte. Zu ihrem vielfältigen  Repertoire gehören alle wichtigen Partien des lyrischen Fachs, u.a. 1993 die Suor Angelica (Komische Oper Berlin), Juliette in Gounod’s "Roméo et Juliette", das Füchslein in Janacek’s "Das Schlaue Füchslein" (Regie: Katharina Thalbach), Manon in Massenet’s "Manon" und die Sdenka in "Arabella". (Deutsche Oper Berlin).  

Mit  der Partie der Pamina gab sie 1997 ihr Debüt an der Wiener Staatsoper. 2000 debütierte sie in Genf als Fiordiligi in "Cosi fan tutte", es folgte Eva in "Die Meistersinger von Nürnberg" an der Wiener Volksoper, später auch in Brüssel und Antwerpen, und Alice Ford in "Falstaff" in Montpellier. Ihre rege Festspieltätigkeit führte sie nach Schwetzingen, zur Hamburger Opernwoche, zum „Festival de Radio France et Montpellier“ und nach Wien zum Festival „Schloss Schönbrunn“.  

Von 2006 bis 2008 war sie bei den Bayreuther Festspielen als Woglinde im "Ring des Nibelungen" unter Christian Thielemann zu hören. Die CD-Aufnahme dieser Produktion erfolgte 2009.  

Auch im Konzertbereich ist die Künstlerin regelmäßig tätig. 2009 erschien ihre CD-Aufnahme vom Brahms Requiem in der Klavierfassung mit Pauken bei Glor Classics. Im Rahmen des Festivals „25 Jahre Konzerthaus Berlin“ sang sie die Sopranpartie in Beethoven’s 9. Sinfonie unter Lothar Zagrosek. An „Ruhr 2010“ nahm sie mit den "Vier letzten Liedern" von Richard Strauss teil.  

2011 erschien die CD-Aufnahme von Strawinsky’s "Les Noces" unter der Leitung von Sylvain Cambreling bei Glor Classics, sowie eine LP/CD „Tempelhof“ mit dem Horenstein Ensemble und Vaughan Williams’ Liedzyklus „Merciless Beauty“ bei ACOUSENCE records.

Seit Oktober 2013 ist Fionnuala McCarthy Professorin für Gesang an der Hochschule für Musik und Theater Rostock.