Blackburn studerte ved University of Melbourne der hun ble i 1970 og i 1972. Hun fikk deretter doktorgraden ved University of Cambridge i 1975, og bedrev postdoktor forskning innen celle- og molekylærbiologi ved Yale University 1975-1977. I 1978 ble hun ansatt ved University of California, Berkeley på instituttet for molekylær biologi. I 1990 flyttet hun til instituttet for mikrobiologi og immunologi ved University of California, San Francisco (UCSF), der hun også ledet avdelingen mellom 1993 til 1999. Blackburn er nå (2009) Morris Herzstein-professor innen biologi og fysiologi ved UCSF. Blackburn er også gjesteforsker ved Salk Institute for Biological Studies. I januar 2017 utga hun , den første boken for et allment publikum om telomerer og deres betydning for menneskelig helse.