Isabel Villanueva intenzív karriert futott be, több mint 25 országban lépett fel, többek között Európában, Oroszországban, Kínában, Latin-Amerikában és a Közel-Keleten. 2013-ban ő lett az első külföldi brácsaművész, aki Iránban koncertezett. Szólóként olyan helyszíneken és fesztiválokon lépett fel, mint a Szentpétervári Filharmónia Nagyterme, a berlini Konzerthaus, az Estonia Concert Hall, a Société de Musique La Chaux-de-Fonds, a Rottweil Musikfestival, a Bath Music Festival, a Szlovén Filharmónia, a koppenhágai Royal Court Theatre, a Santander Festival, a londoni Wigmore Hall.
Szenvedélyes kamarazenészként olyan neves művészekkel lépett fel, mint a Prazak Quartet, François Dumont, Alexander Sitkovetsky, Tedi Papavrami, Olivier Charlier, Victor Julien-Laferrière, Leonard Elschenbroich, Astrig Siranossian, Daniel Schnyder, Rafael Aguirre, Iddo Bar-Shaï.
Isabel innovatív szellemisége, hogy a klasszikus zenét új közönséghez juttassa el, arra késztette, hogy olyan művészekkel hozzon létre határokon átívelő projekteket, mint Antonio Ruz koreográfus (a brácsaszólóra koreografált SIGNOS-t nagy sikerrel mutatták be a 2021-es sevillai Teatro Centralban, és többek között a madridi Teatros Canal vagy a brémai Festival Baila España színpadán turnézott), Moisés Sánchez jazz-zongorista (RAÍCES 2020) és Rocío Márquez kántor. Emellett 2018-ban ő a VIOLA POWER projekt megalkotója, amelynek célja, hogy különböző tevékenységek révén összekapcsolja a brácsa szerelmeseit a világ minden tájáról. Olyan rangos világeseményeken vendégszerepelt szólóelőadásaival, mint a Venezia Művészeti Biennále, a párizsi Prix Lumières Gála, a madridi Királyi Palota, a Flamenco On Fire fesztivál.
Isabel Villanueva a londoni Royal College of Music brácsaprofesszora, emellett rendszeresen tart mesterkurzusokat a világ olyan rangos intézményeiben, mint a Conservatoire de Genève, El Sistema de Venezuela, Universidad Panamericana de México, Teheráni Művészeti Egyetem, Bogotá Interviolas Fesztivál, Conservatoire Supérieure de Musique du Liban, Academia Stauffer Cremona, Spanyol Ifjúsági Nemzeti Zenekar.
2015-ben megkapta a Spanyol Nemzeti Műsorszolgáltató (RNE) rangos „El Ojo Crítico” díját, 2019-ben pedig a madridi közösség kulturális díját; ez volt az első alkalom, hogy e díjak bármelyikét egy brácsaművésznek ítélték oda.