Margaret H. Hamilton urodziła się w Paoli, w stanie Indiana, i studiowała matematykę na Uniwersytecie Michigan i Earlham College. Ukończyła studia z tytułem licencjata w 1958 roku i planowała kontynuować studia magisterskie na Brandeis University. Zamiast tego Hamilton przyjęła tymczasową posadę w Massachusetts Institute of Technology (MIT), gdzie na komputerach Librascope LGP-30 i PDP-1 tworzyła oprogramowanie do prognozowania pogody dla profesora Edwarda N. Lorenza, zauważając w tamtym czasie, że programiści uczą się swojego zawodu poprzez trening praktyczny (nie było jeszcze formalnych programów informatyki na uniwersytetach).
W latach 1961-63 Hamilton pracowała nad ogromnym amerykańskim systemem obrony powietrznej SAGE w Lincoln Laboratories, gdzie po raz pierwszy zaczęła interesować się niezawodnością oprogramowania. „Kiedy komputer zawiesił się w trakcie wykonywania programu, nie dało się tego ukryć. Migały światła, biły dzwony i wszyscy, programiści i operatorzy komputerów, przybiegali, aby dowiedzieć się, czyj program robi coś złego dla systemu”.
W czasie misji kosmicznych Apollo, Hamilton kierowała zespołem, który stworzył oprogramowanie pokładowe dla modułów dowodzenia Apollo i modułów księżycowych NASA. Kierowała pracami nad oprogramowaniem pokładowym Apollo (i Skylab), pełniąc jednocześnie funkcję dyrektora Wydziału Inżynierii Oprogramowania w Laboratorium Instrumentacyjnym MIT. W tym czasie w MIT chciała nadać oprogramowaniu „prawowitość”, podobnie jak innym dziedzinom inżynierii, tak by ono (i ci, którzy je budują) cieszyli się należnym szacunkiem; w rezultacie wymyśliła termin „inżynieria oprogramowania”, by odróżnić je od innych rodzajów inżynierii.
Dzięki swoim programom wykrywania i usuwania błędów Priority Displays, stworzyła nowe koncepcje „człowiek w pętli”, które umożliwiły pokładowemu oprogramowaniu lotu asynchroniczną komunikację w czasie rzeczywistym z astronautą w ramach rozproszonego systemu systemów. Pozwoliło to oprogramowaniu (działającemu równolegle z astronautami) na przerwanie pracy astronautów i zastąpienie ich normalnych wyświetlaczy wyświetlaczami priorytetowymi; w celu ostrzeżenia ich w razie sytuacji awaryjnej podczas misji Apollo. Taka sytuacja miała miejsce podczas lądowania Apollo 11.
Zwieńczeniem działań w Apollo było poprowadzenie przez jej zespół analizy empirycznej opartej na wnioskach wyciągniętych z rozwoju oprogramowania pokładowego Apollo. Lekcje te zostały sformalizowane w teorii systemów i oprogramowania, która służy jako początek i fundament Uniwersalnego Języka Systemów Hamiltona (USL).
Hamilton jest założycielem i dyrektorem generalnym Hamilton Technologies, Inc. Jest odpowiedzialna za rozwój Uniwersalnego Języka Systemów (USL) wraz z jego zintegrowanymi systemami do oprogramowania „Rozwój przed faktem” zapobiegawczego cyklu życia i jego automatyzacji, 001 Tool Suite; wszystko oparte na jej matematycznej teorii kontroli dla systemów i oprogramowania.
Z powodu jego paradygmatu zapobiegawczego, z USL, zamiast szukać więcej sposobów testowania błędów i kontynuowania testowania błędów późno w cyklu życia, większość błędów, w tym wszystkie błędy interfejsu nie są dopuszczone do systemu, tylko przez sposób, w jaki jest on zdefiniowany.
Przez ponad pięć dekad metody Hamiltona miały duży wpływ na dziedzinę inżynierii oprogramowania aż do dnia dzisiejszego włącznie.
Hamilton otrzymał nagrodę NASA Exceptional Space Act Award (2003) oraz Prezydencki Medal Wolności przyznany przez Baracka Obamę (2016).
.