Es graduà (1989) i doctorà (1992) en física al California Institute of Technology. Posteriorment cursà un postdoctorat al Steward Observatory de la Universitat d’Arizona (1992-93). Des del 1994 duu a terme recerca i exerceix la docència a la Universitat de Califòrnia a Los Angeles (UCLA), d’on des del 2000 és professora d’astronomia. S’ha dedicat sobretot a l’astronomia d’infraroigs, camp en el qual ha emprat tècniques d’interferometria de clapejat i òptica adaptativa al telescopi Keck de Hawaii per a observar el centre de la Via Làctia, on identificà l’existència d’un forat negre massiu predit anteriorment per Roger Penrose. Per aquest descobriment rebé el premi Nobel de física (2020), compartit amb Penrose i Reinhard Genzel.