Madeleine Stowe débute sa carrière de comédienne au théâtre. Cette femme d’origine britannique et costa-ricaine multiplie les apparitions dans des production télé comme en 1981 dans The Gangster chronicles : an american story.
Elle s’illustre ensuite sur le grand écran dans Two jakes, Revenge et incarne Cora Munro en 1992 dans Le dernier des Mohicans. L’année suivante, Madeleine joue une femme trompée dans Short Cuts de Robert Altman. Depuis, elle a été vue dans d’autres grosses productions comme L’armée des 12 singes, Nous étions soldats, Le déshonneur d’Elisabeth Campbell, Mafia Love.
En 2007, elle rejoint la distribution de Raines pour jouer le Dr. Samantha Kohl. Toujours à la télévision, elle s'illustre en 2011 dans la série Revenge pour laquelle elle obtient une nomination aux Golden Globes.
