Życiorys i kariera Freedman urodziła się i dorastała w Toronto. Studiowała na Uniwersytecie w Toronto, gdzie w 1979 uzyskała stopień bachelor of science, w 1980 master of science, a w 1984 doktorat z astronomii i astrofizyki. Jej mężem jest astronom Barry F. Madore, również absolwent Uniwersytetu w Toronto. W 1984 dołączyła do Carnegie Observatories w Pasadenie jako stażystka podoktorska, a trzy lata później — jako pierwsza kobieta — weszła do stałego personelu naukowego tej instytucji. W latach 2003–2014 kierowała Carnegie Observatories jako dyrektorka (Crawford H. Greenewalt Director), po czym w 2014 przeniosła się na Uniwersytet Chicagowski, gdzie objęła profesurę astronomii i astrofizyki jako John and Marion Sullivan University Professor.
Jej badania dotyczą pozagalaktycznej skali odległości, obserwacji cefeid i czerwonych olbrzymów oraz kalibracji świec standardowych wykorzystywanych w kosmologii obserwacyjnej. Freedman kierowała dużymi zespołami obserwacyjnymi korzystającymi z teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.