Graduada en biologia molecular i cel·lular a la Universitat de Washington, es doctorà en biologia molecular a la Universitat de Princeton el 1991. Després d’una etapa de recerca postdoctoral a Toronto, desenvolupà bona part de la seva activitat científica en empreses biotecnològiques dedicades a l’estudi de les malalties autoimmunitàries, especialment a Celltech R&D, i posteriorment a l’Institute for Systems Biology de Seattle.
Les seves recerques se centren en els mecanismes moleculars que regulen la tolerància immunitària perifèrica. Juntament amb Frederick J. Ramsdell identificà el gen posteriorment anomenat FOXP3, responsable d’un trastorn autoimmune greu observat en ratolins i també implicat en malalties autoimmunitàries humanes. Aquest descobriment proporcionà la base genètica per comprendre el paper de les cèl·lules T reguladores −identificades per primer cop en la dècada del 1990 per l’investigador Shimon Sakaguchi− en el control de les respostes immunitàries i els mecanismes que utilitzen per evitar que el sistema immunitari ataqui els propis teixits. Les seves aportacions contribuïren decisivament a l’establiment dels fonaments de la immunologia reguladora moderna i obriren noves perspectives terapèutiques en el tractament de les malalties autoimmunitàries, el càncer i el trasplantament d’òrgans.
L’any 2025 compartí el Premi Nobel de fisiologia i medicina amb Ramsdell i Sakaguchi.