Belén Cuesta estudió interpretación en la Escuela Superior de Arte Dramático de Málaga. Tras trasladarse a Madrid, comenzó su carrera profesional en 2008 con la serie Cazadores de hombres. Después, trabajó en otras ficciones como Palomitas o Bandolera.

Interpretar a la monja Milagros en La llamada, una obra escrita y dirigida por Javier Calvo y Javier Ambrossi, marcó un antes y un después en su trayectoria. Entonces llegaron sus primeros papeles protagonistas en cine, en películas como Ocho apellidos catalanes, dirigida por Emilio Martínez Lázaro, Tenemos que hablar, de David Serrano y El pregón, de Dani de la Orden. Su trabajo en Kiki, el amor se hace, dirigida por Paco León, le hizo merecedora de la nominación al Goya a la mejor actriz revelación.

La serie ganadora del Premio Ondas Paquita Salas, de Javier Calvo y Javier Ambrossi, en la que da vida a Magüi, le dio el premio Feroz a la mejor actriz de reparto. Tras el éxito de la serie, estrenó la adaptación cinematográfica de La llamada, interpretación por la que fue nominada al Goya a la mejor actriz de reparto así como al Feroz.

En 2018 se subió al escenario del Teatro Español, protagonizando la obra Los universos paralelos, dirigida por David Serrano; se incorporó al reparto de la serie Mira lo que has hecho, de Berto Romero, y rodó Litus, de Dani de la Orden; A pesar de todo, dirigida por Gabriela Tagliavini; Sin aliento, de Tudor Giurgiu y Ventajas de viajar en tren, de Aritz Moreno.

En 2019 rodó Hasta que la boda nos separe, dirigida de nuevo por Dani de la Orden; puso voz a la protagonista de la película de animación Klaus y estrenó la tercera temporada de Paquita Salas. En veranó debutó en el Festival de Mérida con la obra Metamorfosis, versión de Mary Zimmerman de la obra de Ovidio, compartiendo escenario con Concha Velasco.

En el Festival de San Sebastián estrenó La trinchera infinita, dirigida por Aitor Arregi, Jon Garaño y Jose Mari Goenaga. La actriz malagueña interpreta a Rosa, la esposa que oculta durante 33 años a su marido para evitar la represión franquista.

Belén Cuesta interpreta a Manila en la serie de Netflix La Casa de Papel, que estrenará su quinta y temporada este 2021, y acaba de estrenar 'El hombre almohada' en Los Teatros del Canal.