Den tidigare presidentkandidaten är tidigare VD för teknikföretaget Hewlett-Packard.
Fru Fiorina hoppade av presidentkapplöpningen efter en dålig visning på New Hampshire primär.
Hon har varit en aktiv anhängare till Cruz, en senator från Texas, på kampanjstigen.
Det tidiga tillkännagivandet är ovanligt eftersom vicepresidentval normalt inte beslutas förrän en kandidat säkrar nomineringen.
"Om och om igen har Carly krossat glastak", sade Cruz.
Han har inte den republikanska nomineringen. Han har inte ens huvudrollen i nomineringen. I själva verket har han ingen tydlig väg till nomineringen. Ted Cruz verkar ha en löpare.
Att namnge Carly Fiorina som vice ordförande vid denna tidpunkt ger Cruz flera fördelar. Först kan han generera lite positiv press och åtminstone delvis gå vidare från drubbing han fick i händerna på Donald Trump i tisdagens mitten-Atlantiska primaries.
För det andra placerar han sin kampanj för att göra en stark pjäs för det stora priset på horisonten, Kalifornien primär den 7 juni - ett slagfält som kan avgöra om Mr Trump säkrar den republikanska nomineringen utan en konvent kamp.
Samtidigt som Fiorinas allmänna urvalsbud 2010 om en plats i senaten där var spektakulärt misslyckade, vann hon sitt partis nominering och är en känd mängd bland statens konservativa väljare.
Mr Cruz har ryggen mot väggen. Han behöver en seger i Indiana, och han behöver verkligen en stark prestation i Kalifornien. Fiorina på biljetten skulle kunna hjälpa - och just nu är allt som kan fungera värt ett försök.
Fiorina skulle kunna hjälpa Cruz i hans kamp mot den ledande Donald Trump, som har gjort nedsättande kommentarer om kvinnor - inklusive henne.
"Titta på det där ansiktet. Skulle någon rösta för det? Kan du föreställa dig det, vår nästa presidents ansikte?" sade han.
Fiorina svarade: "Jag tror att kvinnor över hela landet mycket tydligt hörde vad Trump sade."
Cruz hänvisade till detta utbyte genom att presentera Fiorina i Indiana och sade att hon hanterade det med "grace och klass".
I Hewlett-Packard avskedade fru Fiorina 30 000 personer och avskedades av företagets styrelse, även om hon har hävdat att hennes ledarskap "räddade" företaget.
Hon hade också ett misslyckat bud på en plats i Kaliforniens senat.
Donald Trumps son Eric Trump kallade flytten desperat.
När fru Fiorina talade till publiken bröt hon sig in i sången.
Hon sjöng om Cruz döttrar och deras tid tillsammans på Cruz kampanjbuss.
"Donald Trump och Hillary Clinton är två sidor av samma mynt", sade hon, och Mr Cruz presidentbud är inte över ännu, trots vad "media säger".
Den republikanska presidentkandidaten Ted Cruz har tillkännagett Carly Fiorina som sin blivande partner och kallat henne en "konsistent, modig kämpe".