Tras participar en varias series entre las que destacan 90 60 90 Modelos y Como vos & yo, se traslada a España para rodar la película No dejaré que no me quieras,[1]​ coproducción hispano-argentina dirigida por José Luis Acosta.

Ya instalada en Madrid se incorpora a la compañía teatral Animalario y participa en dos de sus montajes, Pornografía barata[2]​ y Tren de mercancías, ambas obras dirigidas por Andrés Lima, con las cuales, luego de su estreno en Madrid, recorre España en una extensa gira a lo largo de los años 2002 y 2003.

En el año 2004 protagoniza junto a Héctor Alterio y José Ángel Egido la ópera prima del director argentino Miguel Ángel Cárcano, En ninguna parte.

Noelia Castaño también ha protagonizado series de televisión como 20tantos o El pasado es mañana[3]​ ambas para Telecinco y ha participado en series de gran éxito de audiencia como Sin tetas no hay paraíso o Pelotas, entre otras.

En 2015 protagonizó la película Entonces nosotros, dirigida por Hernán Jiménez García, seleccionada para representar a Costa Rica en los premios Oscar.