Em 1984, aos seis anos de idade, foi figurante no filme Quilombo, de Cacá Diegues. Aos 11 anos tornou-se Clubete, uma das assistentes de palco da apresentadora Angélica no Clube da Criança, da extinta Rede Manchete. Estreou na TV com a minissérie Sex Appeal de Antônio Calmon, e logo em seguida participou da novela Fera Ferida de Aguinaldo Silva, Ricardo Linhares e Ana Maria Moretzsohn, ambas de (1993). No cinema, seu primeiro trabalho foi no longa-metragem Super Colosso (1995).

Em 2000 ganhou seu primeiro papel de destaque, a índia Catarina Paraguaçu, na microssérie A Invenção do Brasil. Nesse mesmo ano, foi uma das protagonistas da série Garotas do Programa, ao lado de atrizes como: Mariana Hein, Zezé Polessa, Betty Gofman, Drica Moraes e Marília Pêra. No ano seguinte interpretou Esmeralda, na novela Porto dos Milagres.

Em 2002 protagonizou a minissérie Pastores da Noite, exibida dentro da série Brava Gente, e em 2003, atuou como a médica Luciana, de Mulheres Apaixonadas de Manoel Carlos, onde fazia par romântico com Rodrigo Santoro, seu primo na trama. Os dois demonstraram bastante química juntos, as cenas de amor versus ódio fazem sucesso até hoje no Youtube, bem como o jargão, "Amor de primo não acaba nunca", embalada pelo sucesso "Amor Maior" do Jota Quest. Em 2005 despontou em Belíssima como Mônica Santana, irmã do personagem André.

Em 2007, após a recusa da atriz Mariana Ximenes para interpretar a prostituta Bebel de Paraíso Tropical de Gilberto Braga e Ricardo Linhares, foi escalada para o papel, tendo conseguido bastante destaque com a personagem. Bebel foi sua segunda antagonista e um dos principais fatores do sucesso da novela. O autor Gilberto Braga chegou a duvidar que Camila conseguiria desempenhar bem o papel, que lhe rendeu bastante elogios, várias indicações e prêmios de Melhor Atriz. Bebel representa um divisor de águas em sua carreira, que lhe consagrou e a colocou no time dos principais atores do casting da Globo. Durante a trama, a atriz recebeu convite para posar nua para a revista Playboy graças ao seu enorme apelo sensual da personagem. Porém, a atriz afirmou não ver possibilidade de tirar a roupa para nenhuma revista masculina.

Em 2008 apresentou o musical Som Brasil e substituiu a atriz Luana Piovani no seriado dominical Faça sua História. Entre 2009 e 2010 viveu sua primeira protagonista de novelas, a ex-empregada Rose, em Cama de Gato, novela de Duca Rachid e Thelma Guedes.

Em 2011, atuou em Insensato Coração de Gilberto Braga e Ricardo Linhares, como a publicitária Carol, fazendo par romântico com André Gurgel, personagem de Lázaro Ramos, com quem tem um filho, mas envolve-se também com o personagem Raul Brandão, vivido
por Antônio Fagundes.

Em 2012, retornou como apresentadora do Som Brasil e foi escalada para protagonizar a novela Lado a Lado de Claudia Lage e João Ximenes Braga, junto a Marjorie Estiano.

Em 2015, interpreta a protagonista Regina da novela Babilônia de Gilberto Braga, Ricardo Linhares e João Ximenes Braga.

Em 2016 é cotada para interpretar Maria Tereza , na novela das 21 horas, Velho Chico de Benedito Ruy Barbosa. Sendo sua segunda Protagonista do horário nobre.

Vida pessoal
É filha do ator Antônio Pitanga e da atriz Vera Manhães, e irmã do também ator Rocco Pitanga.

Em 2001, casou-se com o diretor de arte Cláudio Amaral Peixoto. Em 19 de maio de 2008, deu à luz a Antônia, a primeira filha do casal, o nome da menina foi uma homenagem ao seu pai.Em 2011, após 11 anos de relacionamento, ocorreu a separação do casal.

Estudou no Colégio Pentágono, do Rio de Janeiro. É ateia e diretora do Movimento Humanos Direitos.

Atualmente namora o ator Igor Angelkorte, que conheceu durante as gravações da novela Babilônia em 2015.

Edição 320 - Maio 2016