Camila Vallejo occupe la présidence de la Fédération des étudiants des universités du Chili (FECh) durant un an, la deuxième femme à occuper cette position après Marisol Prado, qui fut présidente de 1997 à 1998[2]. Elle s'est présentée pour un second mandat en décembre 2011 mais a été battue par Gabriel Boric le 7 décembre 2011. À cette date, elle est devenue vice-présidente de la FECh [3]
Elle prend de l'importance sur les scènes nationale et internationale[4] comme l'une des principaux dirigeants du mouvement étudiant[5] qui a organisé de grandes mobilisations et protestations au Chili depuis juin 2011. Ces mouvements ont pour but d'obtenir la réforme du système éducatif chilien, en exerçant une forte pression sur la présidence chilienne de Sebastián Piñera. Cependant, sa représentativité de la jeunesse étudiante chilienne est contestée par les étudiants mobilisés. Les discours aux intonations communistes de Camila sont loin de faire l’unanimité, malgré le fait que son message pour une éducation gratuite et de qualité soit un point d'accord entre tous les manifestants.
En 2019, elle défend un projet de loi visant à réduire la semaine de travail de 45 heures à 40 heures[7]. Elle s'engage aussi en faveur de la légalisation de l'avortement[8].
Le 21 janvier 2022, elle est désignée ministre-Secrétaire générale du gouvernement par le président élu Gabriel Boric[9].
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