Paris’te doğan Madeleine Renaud, genç yaşta tiyatroya ilgi duyarak prestijli Conservatoire National d’Art Dramatique’te eğitim aldı ve 1921 yılında komedi dalında birincilik ödülüyle mezun oldu. Aynı yıl Comédie-Française’de sahneye çıkmaya başlayan Renaud, özellikle saf ve genç kadın karakterleri canlandırdığı rollerle tanındı. Molière’in L’École des femmes oyunundaki Agnès karakterini on yılı aşkın süre boyunca oynadı; Marivaux, Musset ve Racine gibi klasik Fransız yazarlarının eserlerinde de rol aldı. 1936 yılında kendisinden 10 yaş küçük oyuncu ve yönetmen Jean-Louis Barrault ile tanıştı. Paul Claudel’in Le Soulier de satin oyununda birlikte çalışan çift, 1940 yılında evlendi. 1946’da Comédie-Française’den ayrılan Renaud ve Barrault, Compagnie Renaud-Barrault adlı bağımsız tiyatro topluluğunu kurarak Fransız tiyatrosunda önemli bir döneme imza attı.

Renaud-Barrault topluluğu, klasik repertuvarın yanı sıra çağdaş ve avangart yazarlara da yer vererek Samuel Beckett, Eugène Ionesco, Jean Genet, Marguerite Duras ve Simone Benmussa gibi isimlerin eserlerinin sahnelenmesine öncülük etti. Renaud’nun kariyerindeki en önemli rollerden biri, Samuel Beckett’ın Oh les beaux jours (Mutlu Günler) oyunundaki Winnie karakteriydi. Toprağa gömülü halde yaşayan Winnie’yi canlandırdığı performansı, tiyatro tarihinin en önemli çalışmalarından biri kabul edildi. Colin Higgins’in Harold ve Maude oyununda 80 yaşındaki hayat dolu Maude karakterini de uzun yıllar sahneledi. Sahne tutkusunu ileri yaşlarında da sürdüren Renaud, 1989 yılında 89 yaşındayken Marguerite Duras’ın kendisi için yazdığı Savannah Bay oyununda başrol oynadı.

Tiyatro ağırlıklı kariyerine rağmen Renaud, Fransız sinemasının erken ve altın dönemlerinde 20’den fazla filmde rol aldı. 1933 yapımı La Maternelle’deki Rose karakteriyle övgü topladı; Jean Grémillon’un yönettiği Remorques (1941) ve Le Ciel est à vous (1944) gibi filmlerde başrol üstlendi. Max Ophüls’ün Le Plaisir (1952) filmi ile Hollywood yapımı The Longest Day (1962) de sinema kariyerindeki önemli yapımlar arasında yer aldı. Fransa’nın en yüksek devlet nişanlarından Légion d’honneur’un Chevalier unvanına layık görülen Madeleine Renaud, eşi Jean-Louis Barrault’nun Ocak 1994’teki ölümünden birkaç ay sonra, Eylül 1994’te hayatını kaybetti.