Zgodnja leta je preživela v Davisu, kjer je leta 1979 končala Davis Senior High School. Kljub disleksiji, zaradi katere so jo v osnovni šoli vključili v dopolnilni pouk, je razvila alternativne metode pomnjenja besed in zaporedja črk, ki so ji kasneje močno olajšale študij naravoslovja. Po diplomi iz morske ekologije na UC Santa Barbara je pod mentorstvom Elizabeth Blackburn na Berkeleyju raziskovala telomere – zaščitne konce kromosomov.
Na božični dan leta 1984 je takrat 23-letna študentka identificirala telomerazo, encim, ki telomeram dodaja DNK in preprečuje njihovo krajšanje med celično delitvijo. Odkritje, objavljeno v reviji Cell, je postavilo temelje za razumevanje celičnega staranja in onkogeneze. Nadaljnje raziskave v laboratoriju Cold Spring Harbor so potrdile, da so skrajšane telomere neposredno povezane z biološkim staranjem, medtem ko povečana aktivnost telomeraze omogoča rast rakavih celic. Od leta 1997 deluje na Univerzi Johns Hopkins, kjer vodi oddelek za molekularno biologijo in genetiko.
Greiderjeva je v znanstveni skupnosti znana po prizadevanjih za sistemsko podporo materam v znanosti, bila je tudi pobudnica za ustanovitev vrtca znotraj raziskovalnega središča, v katerem je delovala. Prepričana je, da ženske, ki si želijo kariero in hkrati družino, lahko »najdejo način, da to dosežejo«. Da pot ni le ena, se je naučila že v osnovni šoli.