Esther Hernández-SanMiguel obtuvo su licenciatura en Biología en 2003 por la Universidad de Salamanca y realizó su doctorado en la Universidad de Valladolid, especializándose en la homeostasis del calcio intracelular. Defendió su tesis en 2008, tras adquirir experiencia en diversas técnicas de laboratorio y realizar una estancia en el King's College de Londres. Su formación académica incluye además el título de Experto Universitario en Neurociencias por la Universidad de Salamanca.
Tras obtener su doctorado, exploró la gestión de la I+D+i antes de continuar su carrera investigadora en el CSIC, donde estudió el desarrollo cardíaco temprano. Más tarde, retomó su especialización en neurociencias, trabajando en el Instituto de Salud Carlos III y en la Fundación para la Investigación Biomédica del Hospital 12 de Octubre, investigando los gliomas de alto grado. También trabajó en el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, donde estudió la aterosclerosis, antes de reincorporarse al Instituto de Salud Carlos III (ISCIII).
Actualmente, trabaja en el Servicio de Diagnóstico Genético del Instituto de Investigación de Enfermedades Raras del ISCIII. Ha publicado artículos en diversas revistas internacionales, participado en congresos y contribuido a la formación de nuevos investigadores.