Son père est mort alors qu'elle n'avait que deux ans, pendant la guerre civile colombienne, laissant sa famille dans la pauvreté. À seize ans, elle est devenue enseignante pour aider à subvenir aux besoins de sa famille, et elle a excellé dans ses études. Alors qu'elle enseignait, elle a ressenti un fort appel à la vie religieuse.
Animée par le désir de servir les peuples indigènes de Colombie, qu'elle considérait comme marginalisés et souvent maltraités, Laura a consacré sa vie à leur évangélisation et à leur amélioration. Elle voulait "devenir une Indienne avec les Indiens pour les gagner tous au Christ", en reconnaissant leur dignité et en cherchant à combattre la discrimination raciale. En 1914, elle fonde avec quatre autres femmes la Congrégation des Sœurs Missionnaires de Marie Immaculée et de Sainte Catherine de Sienne pour travailler parmi les communautés indigènes. Leur travail a été critiqué, même au sein de la communauté chrétienne.
Les sœurs missionnaires, sous la direction de Mère Laura, ont travaillé dans des zones reculées, créant des écoles et des cliniques. Elles se sont concentrées sur l'éducation, en intégrant les langues et les cultures indigènes dans leurs programmes. Laura est également devenue une avocate des droits des peuples indigènes, contestant les pratiques discriminatoires et plaidant pour de meilleures conditions de vie. Elle a poursuivi son travail même lorsqu'elle était confinée à un fauteuil roulant dans les dernières années de sa vie. Mère Laura est décédée le 21 octobre 1949 à Medellín.
Sa congrégation poursuit sa mission dans 19 pays à travers le monde.
La vie de Sainte Laura Montoya est un témoignage de foi, d'éducation et de justice sociale.
Elle est la patronne des peuples indigènes de Colombie et de la Congrégation des Sœurs Missionnaires de Marie Immaculée et de Sainte Catherine de Sienne.