Madeleine Grace McGraw commence sa carrière très jeune. Elle débute dans la publicité et le mannequinat vers l’âge de quatre ans, puis obtient son premier rôle dans un court métrage intitulé Hide and Seek. En 2014, elle fait ses débuts au cinéma dans American Sniper. Elle enchaîne ensuite les rôles à la télévision, notamment dans Outcast et Les Secrets de Sulphur Springs, et prête sa voix à des films d’animation comme Toy Story 4. Elle se fait connaître du grand public grâce à son interprétation marquante dans le film d’horreur Black Phone, qui confirme son statut d’actrice prometteuse.

Madeleine McGraw a tourné ses scènes pour Black Phone alors qu’elle n’avait que 9 ans et devait jongler entre le plateau et ses cours scolaires. Elle suivait ses leçons à distance entre deux prises, ce qui impressionnait toute l’équipe par son sérieux et sa maturité.