Margaret Elaine Heafield nació en Paoli, Indiana el día 17 de agosto de 1936. Hija de Kenneth Heafield y Ruth Esther Heafield, que tuvieron otros dos hijos posteriormente: David y Kathryn.
Tras mudarse con su familia a Míchigan, Margaret finalizó los estudios en el instituto Hancock High School en el año 1954. Estudió matemáticas en la Universidad de Míchigan en el año 1955, antes de cambiarse a Earlham College, donde su madre estudiaba. Allí obtuvo el grado en matemáticas con filosofía en el año 1958. Citó a Florence Long, el director del departamento de matemáticas en Earlham como ayuda en su deseo de investigar en las matemáticas abstractas y convertirse en profesora de matemáticas. Otras de sus inspiraciones fueron su padre (filósofo y poeta) y su abuelo (director de instituto y ministro de Sociedad Religiosa de los Amigos), por incluir aspectos e intereses filosóficos en sus estudios.
En Earlham, Margaret conoció a su primer marido, James Cox Hamilton, que terminaba sus estudios de química. Se casaron el 15 de junio de 1958, una vez Margaret se había graduado en Earlham. Trabajó una temporada como profesora de matemáticas y francés en un colegio público en Boston, Indiana, hasta que su marido se graduó. Se mudaron a Boston, Massachusetts, donde James continuó sus estudios de postgrado en química en la Universidad de Brandeis.
Tuvieron una hija llamada Lauren el 10 de noviembre de 1959. Finalmente, la pareja se divorció en 1967. Dos años después, Margaret se casaría con Dan Lickly
Margaret Hamilton, foto tomada en el instituto MIT
Fotografía de Margaret Hamilton tomada por la fotógrafa Daphne Weld
Nichols
Fue directora de la División de Ingeniería de Software del Laboratorio de Instrumentación del MIT, donde con su equipo desarrolló el software de navegación "on-board" para el Programa Espacial Apolo. Fue fundadora, en 1976, de la empresa Higher Order Software. En 1986, se convirtió en la fundadora y CEO de Hamilton Technologies, Inc. En Cambridge, Massachusetts. La compañía se desarrolló alrededor del lenguaje universal de sistemas basada en su paradigma de "desarrollo antes del hecho" para sistemas de diseño de software. Acuñó el término «ingeniería de software» para distinguir entre el trabajo de hardware y otras ingenierías. A pesar de que su idea no fue bien recibida al inicio, al final el software generó el mismo respeto que otras disciplinas.
El 22 de noviembre de 2016, Hamilton recibió la Medalla Presidencial de la Libertad, entregada por el expresidente de Estados Unidos Barack Obama, por su trabajo en la NASA durante las misiones Apolo.
Su enfoque del diseño de software fue pionero para la época, ya que los requisitos de robustez y tolerancia a fallos eran una prioridad para la seguridad y supervivencia de los astronautas durante los viajes a la Luna, es por esto que para muchos Margaret Hamilton es considerada una de las primeras personas en convertirse en Ingeniera de Confiabilidad del Sitio (del inglés Site Reliability Engineer).
Hamilton ha publicado más de 130 artículos, actas e informes, y ha llevado a cabo sesenta proyectos y seis grandes programas.