Mae Jemison sinh ngày 17 tháng 10 năm 1956 tại Decatur, Alabama, cho Charlie Jemison và Dorothy Green. Mae Jemison và gia đình chuyển đến Chicago vào năm 1959. Ngay từ khi còn là một đứa trẻ 5 tuổi, Mae Jemison đã biết mình muốn trở thành một nhà khoa học và tiếp tục trở thành một bác sĩ và một phi hành gia.
Sau khi tốt nghiệp trung học vào năm 1973, cô nhận được Học bổng Thành tựu Quốc gia và theo học tại Đại học Stanford. Mae Jemison tốt nghiệp năm 1977 với bằng B.S. trong kỹ thuật hóa học và bằng B.A. trong Nghiên cứu người Mỹ gốc Phi và người Mỹ gốc Phi. Cô theo học Đại học Cornell và năm 1981 nhận bằng tiến sĩ y khoa.
Dr. Jemison là bác sĩ đa khoa trong 2 năm. Sau đó, cô gia nhập Quân đoàn Hòa bình với tư cách là tình nguyện viên và phục vụ từ năm 1983 đến năm 1985 tại các quốc gia Châu Phi là Liberia và Sierra Leone. Khi trở về Hoa Kỳ, cô đã đăng ký để được nhận vào chương trình đào tạo phi hành gia tại NASA.
Năm 1987, Tiến sĩ Jemison được nhận vào học, trở thành phụ nữ Mỹ gốc Phi đầu tiên được nhận vào chương trình và được đào tạo trong 1 năm để trở thành phi hành gia. Năm 1992, Tiến sĩ Jemison trở thành người phụ nữ Mỹ gốc Phi đầu tiên lên vũ trụ trên tàu vũ trụ Endeavour. Cô ấy là một chuyên gia sứ mệnh và làm việc trong các thí nghiệm nghiên cứu tế bào xương.
Sau những thành tích của mình, cô rời NASA vào năm 1993 để nhận học bổng giảng dạy tại Đại học Dartmouth. Tiến sĩ Jemison đã nhận được nhiều giải thưởng và thành lập công ty riêng có tên là Jemison Group chuyên nghiên cứu công nghệ. Cô là giáo sư tại Dartmouth từ năm 1995 đến năm 2002 và cũng tiếp tục thành lập một công ty thiết bị y tế và Quỹ Dorothy Jemison cho sự xuất sắc.
