Graduada en física per la Universitat Lliure de Brussel·les (1975), on es doctorà en física teòrica (1980), fou professora en aquesta mateixa universitat fins el 1987, quan s’incorporà al Centre d’Investigació Matemàtica d’AT&T Bell Laboratories de Nova Jersey (Estats Units). Professora al departament de matemàtiques de la Universitat de Rutgers (1991-94), aquest any deixà AT&T per ocupar una càtedra de matemàtiques de la Universitat de Princeton (1994-2001). Des d’aquest any és catedràtica a la Universitat de Duke (Carolina del Nord). El 1996 es nacionalitzà nord-americana. La seva principal aportació és el descobriment d’una classe completament nova d’ondetes, que no solament són ortogonals (com les descobertes per Yves Meyer, amb qui col·labora) sinó que també es poden implementar a través de senzilles idees de filtrat digital. La nova família d’ondetes és igual de fàcil de programar que les descobertes per Alfréd Haar. Les ondetes de Daubechies tenen estretes relacions amb la teoria de fractals. Aquest tipus d’ondetes transforma la teoria en una eina pràctica per al processament, especialment en tecnologies de compressió de dades. Membre de diverses institucions acadèmiques (Acadèmia Americana de les Arts i les Ciències, Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units, Societat Matemàtica de Londres, Acadèmia de Ciències de París) i doctora honoris causa per diverses universitats, fou la primera dona a presidir (2011-14) la Unió Matemàtica Internacional. Ha rebut el premi Ruth Lyttle Satter (1977), la Medalla de l’Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units (2000), la Medalla Benjamin Franklin d’enginyeria elèctrica (2011), el premi Frederic Esser Nemmers (2012) i el premi Princesa de Asturias d’investigació científica i tècnica (2020), compartit amb Yves Meyer, Terence Tao i Emmanuel Candès.