Madison Davenport comenzó su carrera en 2005 cuando tuvo un pequeño papel en Conversations with Other Women. Poco después apareció en las series de televisión como Numb3rs, Close to Home, CSI: NY y Hot Properties. En 2010 protagonizó la película de televisión de Lifetime Amish Grace como Mary Beth Graber, y tuvo un papel principal en la película para televisión Dad's Home como Lindsay Westman. En 2011, comenzó el papel recurrente de Ethel en la serie de televisión estadounidense Shameless. Davenport interpretó el papel secundario de Hannah en la película de terror Posesión satánica (2012), y en 2014 interpretó a Na'el en la película bíblica épica Noé, bajo la dirección de Darren Aronofski. Entre el 2014 y el 2016 interpretó a Kate Fuller en la serie From Dusk till Dawn: The Series. Madison Davenport protagoniza el episodio “Rachel, Jack and Ashley Too” de la quinta temporada de la serie de Netflix Black Mirror.