Attrice emergente della seconda metà degli Anni Venti del nuovo millennio, grazie al suo ruolo da protagonista all'interno del film vincitore della Palma d'Oro Anora, è stata catapultata nello status di superstar, conquistando a venticinque anni una candidatura all'Oscar come miglior attrice protagonista.

Famiglia
Nata a Los Angeles nel 1999, ma cresciuta nella San Fernando Valley da due genitori psicologi, cresce in una famiglia numerosa, composta da ben quattro fratelli e riceve un'istruzione privata domestica dopo i tredici anni, anche per andare incontro a quelli che erano i suoi primi impegni come attrice.

I cortometraggi
A soli quattordici anni, infatti, si avvicina al mondo del cinema partecipando a tre cortometraggi: Retirement (2013), Pani's Box (2013) e Bound for Greatness (2014, con Karen Gillian).

Better Things
Già nel 2016, arriva la sua grande occasione, quando Louis C.K., ma soprattutto Pamela Adlonla la scelgono per il ruolo di Max Fox nella bellissima e molto sottovalutata serie televisiva da loro creata Better Things.
La Madison interpreta la figlia maggiore della protagonista, una ragazza ribelle tanto quanto le sue due sorelle, che si relaziona con la madre single e con il di lei mondo d'attrice, ma anche con tutte le difficoltà che un'adolescente può trovare nel suo percorso.
Per sua stessa ammissione, la Madison dice che, per prepararsi alla audizioni, non si è limitata a essere "solo se stessa in quanto adolescente", ma ha cercato di sospendere ogni performance che le veniva richiesta nei provini in un complicato equilibrio tra amore e odio per tutti i membri della famiglia immaginaria presenti nel telefilm.
Il risultato non è stato solo l'ottenimento del ruolo, ma anche la capacità di interpretare in modo autentico e coinvolgente, con un approccio estremamente dinamico e misurato le sfumature di un personaggio che non necessariamente doveva parlare per comunicare qualcosa. La Adlon ha captato immediatamente questa sua abilità ed è stata sorpresa nel vedere quanta vulnerabilità la Madison potesse tirare fuori da un personaggio che vuole distaccarsi dalla famiglia, ma allo stesso tempo rimanerne ancora legata per un intimo bisogno.
Un lavoro di qualità e tridimensionale su un personaggio tutt'altro che stereotipato, dunque, che ha contribuito a rappresentare realisticamente una ragazza adolescente, poi evoluta in una giovane adulta alla fine della serie, nel 2022.
Parallelamente ai 42 episodi che compongono Better Things, la Madison è apparsa anche nella serie dark comedy, Imposters e tornerà nel piccolo schermo con la miniserie Lady in the Lake (2024), accanto a Natalie Portman, trasposizione del romanzo giallo omonimo di Laura Lippman.

I primi film
Intanto, lavora anche al cinema, recitando nel film di Terry Sanders Liza, Liza, Skies are Grey (2017), cui si aggiungono i ruoli in Nostalgia (2018) con Jon Hamm, Ellen Burstyn e Catherine Keener, e Monster (2018) con John David Washington.
It-girl di Quentin Tarantino per il suo C'era una volta a... Hollywood (2019), dove è uno dei membri più attivi della famosa "famiglia" di Charles Manson, ispirato a Susan "Sadie" Atkins che, con Charles "Tex" Watson e Patricia Krenwinkel, fu autrice dell'omicidio di Sharon Tate e dei suoi amici, viene poi scelta per il quinto capitolo della serie horror Scream (2022), diretta da Matt Bettinelli-Olpin e Tyler Gillett, dove invece è Amber, amica della nuova protagonista del franchise.
Torna poi una liceale per Rhino (2021) e diventa una criminale in All Souls (2023). Inoltre, è anche doppiatrice, prestando la sua voce a un personaggio marginale di La famiglia Addams (2019).

L'Oscar per Anora
Grazie a questi lavori, riesce a catturare l'attenzione del regista Sean Baker, che scrive appositamente per lei il ruolo eponimo di Anora, la giovane e vivace spogliarellista che viene assunta dal figlio di un oligarca russo, dopo essere stata la sua sex worker in uno strip club, e che accetta di sposarsi con lui in una cappella di Las Vegas.
Il film ha un successo strepitoso e la sua interpretazione, per la quale la Madison si è preparata imparando il russo, l'accento tipico di New York, ma anche la lap e la pole dance e vivendo per un mese a Brighton Beach (dove il film è ambientato), è stata descritta come frizzante e tumultuosa, in grado di fondere assieme comicità, straziante dolore e romanticismo, tanto da meritarsi il premio Oscar come miglior attrice protagonista nel 2025, accompagnata da medesime nomination ai Golden Globe, BAFTA, Critic's Choise Movie Award e Screen Actors Guild Award.