Durante toda su infancia, Loreto Mauleón recibió clases de baile e interpretación, pero no tenía intención de dedicarse a ello. A los 18 años ingresó en la Universidad del País Vasco donde cursó los estudios de Ingeniería Civil, pero en sus últimos años de estudios se involucró más en el tema artístico y comenzó a dar sus primeros pasos en la industria del entretenimiento. Debutó en 2009 en un papel secundario de la cinta La máquina de pintar nubes de Patxo Tellería y Aitor Mazo. El siguiente año filmó Dos hermanos (2011),​ ópera prima del Imanol Rayo, basada en la novela homónima de Bernardo Atxaga. En 2011 se integró al elenco de la serie de Aurora Guerra El secreto de Puente Viejo, dando vida al personaje protagónico de María Castañeda. En 2020, Loreto formó parte del elenco de la nueva serie de HBO Patria, que sigue la historia de dos familias afectadas por el terrorismo de ETA en el País Vasco.