De padre norteamericano y madre costarricense. Pocos saben que su segundo apellido es Mora y que su madre, descendiente de dos presidentes de Costa Rica un día decidió marcharse a Estados Unidos y se quedó allí, donde se establecería y formaría una familia.

Madeleine quiso convertirse en concertista de piano y sin embargo, tras estudiar Periodismo en la Universidad comenzó a colaborar con el Solari Theatre de Beverly Hills. Allí conoció al agente de Richard Dreyfuss, a través del que comenzará su carrera cinematográfica.

En un principio Madeleine tuvo que disputarse los papeles con otras latinas como María Conchita Alonso y Lucía Méndez pero las cosas cambiaron radicalmente para ella cuando hizo una excelente interpretación en "El último mohicano" (1992) junto a Daniel Day-Lewis.

Su debut cinematográfico se produjo en 1987 con "Stakeout" (Procedimiento ilegal) de John Badham. Este director contactó con ella tras haber visto el trabajo televisivo que habría que había hecho con anterioridad; descubrió su talento y su ascendencia latina así que le ofreció un papel en el largometraje, con el que se hizo tras realizar una prueba. A pesar de que sus comienzos se vieron favorecidos por esa "media latinidad", Stowe nunca ha tenido problemas para cruzar de un lado a otro sin problema alguno (de papeles latinos a otros con un carácter anglosajón más acentuado).

Tras algunos largometrajes que pasaron sin pena ni gloria llegó "El último mohicano", que definitivamente la lanzaría a la fama y le brindaría la oportunidad de trabajar en un año con algunos de los galanes más atractivos del cine actual como Kevin Costner, Ray Liotta o Kurt Russell. También como titulo destacado podemos reseñar el remake "Sola en la penumbra" donde interpreta un papel que años antes había recaído en la encantadora Audrey Hepburn.

Es una actriz que filma poco por decisión propia, su intención se centra en su marido el actor Brian Benben y su pequeña hija, con los que vive en su rancho texano.