Ada Yonath se narodnila v Jeruzalémě ve čtvrti Geula. Její rodiče, Hillel a Esther, byli sionističtí Židé, kteří se přestěhovali do mandátní Palestiny z Polska v roce 1933 ještě před založením Státu Izrael.
Jako mladá studentka byla inspirována polsko-francouzskou vědkyní Marie Curie Sklodowskou. V roce 1962 promovala na Hebrejské univerzitě v Jeruzalémě, kde získala bakalářský titul v oboru chemie a v roce 1964 obdržela magisterský titul v oboru biochemie. Doktorské studium absolvovala na Weizmannově institutu. Poté pokračovala v postdoktorské práci na Mellonově institut v Pittsburgu v Pennsylvánii a následně se přesunula na Massachisetts Institute of Technology (MIT). Na konci 70. Let minulého století se po dokončení postdoktorského výzkumu vrátila na Weizmannův institut věd.
V sedmdesátých letech založila krystalografickou laboratoř, která byla po dobu jedné dekády jediným zařízením tohoto typu v Izraele.
Ada Yonath se za pomoci ribozomální krystalografie zaměřuje na výzkum mechanismů podporujících biosyntézu bílkovin. Tento směr výzkumu propaguje již více než dvacet let, a to i přes počáteční skepsi z řad mezinárodní vědecké komunity. Během své vědecké kariéry objasnila funkci více než dvaceti různých antibiotik působících na ribozomy, osvětlila mechanismy rezistence a synergismu, dešifrovala strukturální základ pro antibiotickou selektivitua ukázala, co hraje klíčovou roliv klinické užitečnosti a terapeutické účinnosti, čímž otevřela cestu pro vývoj nových léčiv. Vytvořila novou techniku, kryo-bio-krystalografie, která se stala rutinní technikou v oblasti strukturální biologie.