Mavalvala i jej partnerka mają dwoje dzieci i mieszkają w Cambridge w stanie Massachusetts w Stanach Zjednoczonych. Będąc otwarcie lesbijką i Pakistanką, Mavalvala jest często postrzegana jako wzór do naśladowania dla aspirujących kobiet naukowców wywodzących się z subkontynentu indyjskiego.
Kariera Jako doktorantka w MIT prowadziła badania pod opieką Reinera Weissa. Właśnie wtedy opracowała prototypowy interferometr laserowy do wykrywania fal grawitacyjnych. Po ukończeniu studiów doktoranckich zaczęła pracować naukowo na California Institute of Technology. Na początku badała mikrofalowe promieniowanie tła, zaś później zaangażowała się w projekt LIGO. Mavalvala specjalizuje się głównie w dwóch dziedzinach fizyki: astrofizyce fal grawitacyjnych oraz pomiarach kwantowych. W 2002 dołączyła do Wydziału Fizyki MIT, a w 2017 została powołana do National Academy of Sciences.