Ochoa est née 1958 à Los Angeles, mais a grandi dans la région de San Diego. Son héritage Mexicain lui est venu par son père, mais ses parents avaient divorcé au moment où elle était adolescente. La mère d’Ochoa a eu du mal à élever cinq enfants en tant que mère monoparentale, mais a trouvé le temps de suivre des cours universitaires pendant son temps libre—donnant ainsi un exemple important à Ochoa, à ses trois frères et à sa sœur., Toutes étaient des performeuses et des lauréates dans les écoles publiques de La Mesa, et Ochoa a été valedictorian de sa promotion de 1975 à Grossmont High. Offert une bourse de quatre ans à l « Université Stanford à Palo Alto, près de San Francisco, Ochoa a choisi d » étudier à l « Université d » État de San Diego afin qu « elle puisse être près de ses deux jeunes frères, encore au lycée à l » époque.

très tôt, Ochoa a envisagé une carrière dans le journalisme. Elle a suivi des cours d’écriture, de commerce et d’informatique avant de se consacrer à la physique., Quand elle a obtenu son diplôme en 1980, elle était à nouveau la major de sa promotion. De là, Ochoa est entrée à L’Université Stanford, où elle a obtenu une maîtrise en génie électrique et un doctorat en 1985. À Stanford, Ochoa a rencontré des étudiants diplômés qui s’intéressaient au programme de formation des astronautes de la NASA et a réalisé qu’elle pourrait également y prétendre. Le programme des candidats n’avait commencé à accepter des femmes qu’en 1978, et le premier astronaute Latino, Rodolfo Neri, a effectué son premier vol de navette spatiale en 1985. Ochoa a postulé au programme la même année.,

Après avoir terminé son doctorat, Ochoa a commencé sa carrière en tant qu’ingénieur de recherche aux Sandia National Laboratories à Livermore, en Californie. Elle a trouvé sa niche dans la branche de la technologie D’imagerie et, avec d’autres, a travaillé sur les systèmes d’inspection optique et d’autres nouvelles technologies. Avec le temps, elle partagerait trois brevets pour ses travaux de recherche. Pendant ce temps, Ochoa se pencha qu’elle était devenue l’une des cent finalistes pour le programme de formation de la NASA., L’année suivante, en 1988, elle est embauchée à la National Aeronautics and Space Administration (NASA) en tant que chef de la branche technologie des systèmes intelligents de son centre de recherche Ames. Ici, Ochoa a travaillé sur des systèmes de calcul pour des missions aérospatiales.

Ochoa a remporté une place très convoitée dans le programme d’entraînement des astronautes en janvier 1990. Au cours de l’année suivante, elle a subi une série de défis physiques et mentaux., Les stagiaires devaient suivre des cours et des tests rigoureux dans les sciences spatiales, l’astronomie, la géologie, l’océanographie, la météorologie, les premiers secours, les techniques de survie et les systèmes complexes de conception de navettes spatiales. Ils devaient connaître chaque partie de la navette et la fonction de chaque partie. Dans une interview avec son Stanford Department of Engineering Alumni Report, Ochoa a déclaré que sa formation diversifiée a aidé. « Si vous êtes motivé à exceller dans un domaine, vous êtes généralement motivé à exceller dans d’autres. La NASA cherche ça. »