Mariana Brochado começou a nadar com apenas 4 anos de idade no clube que defendeu durante toda sua carreira: o Flamengo. Após três anos na escolinha do clube carioca passou a integrar a equipe mirim do clube. Aos 14 anos conquistou seu primeiro título estadual e firmou-se como um dos destaques das categorias de base do Flamengo e também da seleção brasileira.
Em 2002 chegou a seleção principal e participou do Campeonato Pan-Pacífico de Yokohama estabelecendo um novo recorde sul-americano nos 200m livre com 2min01s45. No ano seguinte participou dos Jogos Pan-Americanos de Santo Domingo conquistando duas medalhas: uma prata com o revezamento 4x200m livre e um bronze nos 200m livre.
No mesmo ano melhorou seu recorde sul-americano no Campeonato Mundial de Esportes Aquáticos em Barcelona-2003, quando chegou a semifinal da prova e nadou para 2min01s17. Um prelúdio do que viria a acontecer na vida da nadadora no ano seguinte.
Viveu nos Jogos Olímpicos de Atenas-2004 o maior momento de sua breve carreira ao chegar a final olímpica com o revezamento 4x200m livre ao lado de Monique Ferreira, Joanna Maranhão e Paula Baracho que ficou na sétima colocação com novo recorde sul-americano na distância: 8min05s29.
Em Xangai-2006 nadou sua única final em um Campeonato Mundial terminando os 400m livre em oitavo lugar. Após não conseguir a classificação para os Jogos Pan-Americanos do Rio em 2007 e a para a as Olimpíadas de Pequim-2008 decidiu encerrar a carreira.
Durante a vida de nadadora conciliou as competições com o curso de direito, além de ter sido considerada pela mídia como uma das musas do esporte brasileiro. Fora das piscinas trabalhou como produtora e comentarista do Sportv por mais de oito anos, tendo participado de dezenas de coberturas nacionais e internacionais.
