De madre profesora y padre supervisor de mantenimiento, Me Jemison fue una estudiante de sobresaliente con matrículas de honor en matemáticas y ciencias. Si bien fue apoyada en el seno familiar para estudiar una carrera de ciencias, no surgió el mismo efecto entre su profesorado. Años después, dando un discurso en al universidad, dijo su famosa frase "A veces la gente quiere limitarte porque su propia imaginación es limitada".
A los 16 años comienza sus estudios es la Universidad de Standford, donde se gradúa en Ingeniería Química y Estudios Afroamericanos. Es aquí donde comienzan los primeros coletazos racistas al ser ignorada por el profesorado en las aulas y tratada como estúpida al formular preguntas. Se sobrepuso a estos obstáculos y le dio más fuerza para seguir luchando en una sociedad dominada por hombres blancos.
De ahí se graduó en Medicina en la Universidad de Cornell. Entre 1983 y 1985 ejerció como médica en los Cuerpos de Paz en Liberia y Sierra Leona, donde se la juzgó al querer trasladar a un paciente que habían mal diagnosticado. Finalmente, realizaron el traslado y el paciente se pudo recuperar.
Y a la tercera va la vencida. En el tercer intento, en 1992, por fin fue seleccionada para viajar al espacio, convirtiéndola en la primer mujer afroamericana en conseguirlo. En el espacio llevó a cabo varios experimentos sobre los mareos durante los vuelos o la pérdida ósea entre otros.
Un año después abandonaría la NASA, para fundar su propia empresa tecnológica. Fue profesora de ciencias en varias instituciones y ha puesto en marcha varias proyectos entre los que destacan la Dorothy Jemison Foundation for Excellent, con el nombre de su madre, donde se realizan campamentos para adolescentes que le anima a pensar y trabajar problemas globales.
Detrás de todas estas actividades ha estado siempre su interés por fomentar el espíritu crítico, potenciar el desarrollo social a través del progreso científico y tecnológico y un empeño especial en atraer a los jóvenes hacia estas áreas de conocimiento, especialmente a aquellos pertenecientes a minorías sociales o a entornos desfavorecidos.