Nació el 17 de octubre de 1956 en Estados Unidos. Su padre era supervisor de mantenimiento para una empresa y su madre maestra de inglés en una escuela de primaria. Desde su infancia ella quería estudiar ciencia y soñaba con ir al espacio aunque sus maestras le persuadían con hacer enfermería, ya que no habían mujeres en el espacio. Jemison se irritaba al ver que en las misiones Apolo no habían mujeres.
Hizo pequeños papeles de interpretación para el programa de televisión "Star Trek" como teniente afroamericana.
.Otra de sus aficiones era la danza. Bailaba ballet, jazz y danza moderna entre otros. Llegó a ser animadora y a participar en el musical West Side Story.
Se graduó en la universidad de Medicina en 1981. Dos años después se unió al Cuerpo de Paz ayudando en Liberia y Sierra Leona. Colaboró con los centros para el control de enfermedades investigando sobre las vacunas.
Tras solicitarlo en varias ocasiones, ingresó 1987 con mas de 2000 candidatos entre los 15 astronautas de la NASA. En 1992 del 12 al 20 de septienbre voló en una misión cooperativa entre Estados Unidos y Japón.
A su regreso renunció a pertenecer a la NASA para montar su propia empresa de investigación tecnológica.
Fue profesora en la universidad, apostó fuertemente a favor de la educación científica y logrando que los estudiantes de grupos minoritarios se interesen en la ciencia.
Ha publicado varios libros, algunos de ellos para niños sobre física, astronomía y sobre el sistema solar.
en 2017 LEGO lanzó miniaturas de ella en uno de sus set llamado "mujeres de la NASA".
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