Cecilia Mortalò si è laureata in Chimica nel 2001. Nel 2005 ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche presso l'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. Dal 2006 lavora presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche. Attualmente è ricercatrice presso l’Istituto della Materia Condensata e di Tecnologie per l’Energia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ICMATE-CNR).
Dal 2017 la sua attività di ricerca è svolta principalmente presso il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” (DIEF) dell'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia nell'ambito di una convenzione tra l'Istituto di Materia Condensata e Tecnologie per l'Energia e il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” dell'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia.

Le sue competenze scientifiche e tecnologiche riguardano la chimica e la tecnologia dei materiali. In particolare le sue competenze sono nei materiali ceramici avanzati per applicazioni energetiche, principalmente celle a combustibile (celle a combustibile ad ossido solido operanti a 500-700 ° C), batterie Ni-Al e membrane ceramiche per la separazione dell'idrogeno a temperature medio-alte.
Oltre a ciò, l'attività di ricerca più recente si concentra anche sullo studio di leghe metalliche ad alta entropia (HEA) per varie applicazioni, ovvero materiali per condizioni estreme e resistenza alla corrosione in ambiente marino. In particolare si interessa alla preparazione di polveri HEA mediante diverse tecniche (metallurgia delle polveri e lega meccanica). Sta inoltre studiando il consolidamento di polveri HEA mediante metodi tradizionali e non convenzionali.

Ha esperienza in diversi approcci sintetici convenzionali e non convenzionali per la preparazione di polveri, sospensioni, film sottili, multistrato e materiali bulk (sol-gel, reazione allo stato solido, processi assistiti da microonde, metallurgia delle polveri, leghe meccaniche, deposizioni tramite tecniche chimiche).

Ha inoltre esperienza in tecniche di caratterizzazione chimico-fisica, ovvero analisi termiche, analisi di diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM) e tecniche di microscopia elettronica a trasmissione (TEM).

Dal 2006 è stata coinvolta in diversi progetti nazionali e internazionali focalizzati sullo sviluppo di materiali avanzati per applicazioni energetiche. Ha presentato la sua attività di ricerca in numerosi congressi nazionali e internazionali nel campo dei materiali per applicazioni energetiche.
Ha pubblicato capitoli di libri e articoli scientifici su riviste internazionali ISI peer-reviewed, come Energy & Environmental Science, Angewandte Chemie, Inorganic Chemistry, Journal of Membrane Science, Journal of Alloys and Compounds, Carbon, Materials Today Energy, Journal of the European Società di ceramica, celle a combustibile. È referee per riviste scientifiche nazionali e internazionali. Indice H = 11 @ 20.08.2020.

Inoltre, dal 2017 è stata correlatrice di varie tesi di Laurea inerenti materiali per applicazioni energetici discusse presso il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” (DIEF) dell'Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia.