Realizó sus estudios en el Conservatorio de Música y Declamación de La Habana. El 10 de junio de 1928 se presentó en el Teatro Nacional con la Orquesta Filarmónica de La Habana, dirigida por Pedro Sanjuán, en el cual interpretó el Concierto op. 16, para piano y orquesta del compositor noruego Edward Grieg; posteriormente lo hizo con la Sinfónica de La Habana, bajo la dirección de Gonzalo Roig.
A inicios de la década del 30 actuó en el Teatro Auditorium (hoy Teatro Auditorium Amadeo Roldán), junto a Sarita Jústiz, Ernestina Lecuona, María Cervantes Sánchez (hija de Ignacio Cervantes), Rita Montaner, Rosario García Orellana, Luisa María Morales, Tomasita Núñez, Maruja González, Carmen Burguete, Hilada Salazar, Esther Borja, María Ruiz, Roberto Rey y la orquesta Hermanos Castro, y con los mismos artistas, además de Vicente González-Rubiera (Guyún), en los teatros Fausto y Encanto.
En 1936 viajó a Estados Unidos, desde donde realizó una gira por varios estados de ese país y Canadá; esta gira la repitió en 1937. En 1940 la National Broadcasting Company le firmó un contrato para que crera obras que serían trasmitidas por una de sus radioemisoras.
En 1942 obtuvo un premio en un concurso auspiciado por la Oficina del Coordinador de Asuntos Americanos de Washington, por la composición del ‘Himno de las Américas’, que grabó la Banda de la Marina de los Estados Unidos.
En 1946 actuó en uno de los escenarios de conciertos más importantes de Estados Unidos: el Town Hall de New York, en el cual interpretó obras de su creación: ‘Sonata núm. 1 en do menor’, ‘Coral’, ‘Bagatela’, ‘Leyenda’, ‘Impromptu y Scherzo en mi menor’.
Como compositora, su producción muestra una asimilación consciente de compositores del período romántico, como Federico Chopin, Robert Schumann y Félix Mendelssohn. Por otra parte, Carmelina Delfín desarrolla melodías y esquemas rítmicos, con elementos africanos e hispánicos, que caracterizan la cultura musical cubana. Ello es evidente en sus obras Zapateo y Concierto para piano y orquesta.
También se destacó como pianista, en cuyas interpretaciones muestra sensibilidad y seguridad en la ejecución, no solo de sus propias obras, sino con la de los compositores clásicos y románticos.
Obras
- Danza: Así soy yo, Cuando te amaba, Despertar, Melancolía.
- Estudios de concierto para piano: Agitado en la mayor, Canto de amor, Céfiro, El fuego, Estudio en sol menor, Impaciencia, Inquietud, Octavas, Recordando, Remembranza, Stacatto en sol mayor, Tarantella.
- Orquesta: Concierto para piano y orquesta, Coral, para coro y orquesta, e Himno de las Américas, para coro y orquesta, 1942.
- Piano: Alma española, Amanecer, Andaluza, Bagatela, Barcarola, Berceuse, Cabaletta, Canción pastoral, Canción triste, Capricho, Capricho español, Dulce cubana (güajira), Gavota, Impromptu en sol mayor, etc.
- Versiones: Danzas (Ignacio Cervantes-Carmelina Delfín), Nocturno núm. 2 y Vals en si menor (Federico Chopin-Carmelina Delfin) y Rosa la China (Ernesto Lecuona-Carmelina Delfin).
- Voz y piano: Abandono, Al caer la tarde, Al recordar tu nombre, Alma, Amarga realidad, Amor pastoral, Amores y pesares, Ansiedad, Arrobamiento, Bajo una enredaderas, Bella gitana, Canción de cuna, Corazón, ¿por qué estás triste?, Crespúsculo, Cuando yo muera, Destino, En el cañaveral, etc.