Madsen a obtenu un diplôme de candidat à l'université de Copenhague en 1965 et un Ph. D. à l'université de Chicago en 1970 sous la direction de J. Peter May[1],[2] avec une thèse intitulée On the Action of the Dyer-Lashof Algebra in and . En 1971, il est nommé professeur assisant à l'université d'Aarhus et titulaire en 1983 et il y reste jusqu'en 2008, date à laquelle il a part pour à Copenhague[1],[3]. Il a été professeur invité à l'université de Chicago (tous les ans de 1979 à 1985), a l'université Stanford (tous les ans de 1995 à 2005) à l'Institute for Advanced Study (1986/87) et à l'université de Princeton.
Ses étudiants de doctorat comprennent Søren Galatius et Lars Hesselholt[2].
Recherche
Madsen a travaillé entre autres sur le problème de l'espace sphérique (quels sont les groupes finis qui opèrent librement[4] sur une sphère). Avec C. Thomas et C. T. C. Wall, il a donné des critères nécessaires et suffisants pour caractériser ces groupes. Plus tard, il a travaillé sur la topologie des espaces de modulaires (par exemple les surfaces de Riemann ou les faisceaux holomorphes sur de telles surfaces de Riemann), qu'il a étudié avec des méthodes de topologie algébrique. Avec Michael Weiss, il a réussi (en s'appuyant sur les travaux d'Ulrike Tillmann) à prouver la conjecture de Mumford(de) de 2004 sur la structure algébrique de la cohomologie de l'espace de modules stables des surfaces de Riemann (ou de la stabilité homologique(en) des difféotopies)[5].
Avec M. Bökstedt, W. C. Hsiang et T. Goodwillie, il a introduit des méthodes topologiques de trace en K-théorie algébrique qu'il a développées avec son élève Lars Hesselholt.
1979 : Ib Madsen et R. James Milgram, Classifying spaces for surgery and cobordism of manifolds, Princeton University Press, coll. « Annals of Mathematics Studies » (no 92), (ISBN0-691-08225-1).
1980 : « Spherical space forms », dans Olli Lehto (éditeur), Proceedings of the International Congress of Mathematicians, Helsinki 1978, vol. 1, Helsinki, Academia Scientiarum Fennica, , p. 475–479.
1993 : Marcel Bökstedt, Wu-Chung Hsiang et Ib Madsen, « The cyclotomic trace and algebraic -theory of spaces », Inventiones Mathematicae, vol. 111, no 3, , p. 465–539 (lire en ligne)
1996 : Marcel Bökstedt, Gunnar E. Carlsson, Ralph L. Cohen, Thomas Gehret Goodwillie, Wu-Chung Hsiang et Ib Madsen, « On the algebraic K-theory of simply connected spaces », Duke Math. J., vol. 84, no 3, , = 541-563 (DOI10.1215/S0012-7094-96-08417-3).
1997 : Ib Madsen et Jørgen Tornehave, From Calculus to Cohomology : De Rham Cohomology and Characteristic Classes, Cambridge University Press, , 296 p. (ISBN9780521589567).
2003 : Lars Hesselholt et Ib Madsen, « On the -theory of local fields », Annals of Mathematics (2), vol. 158, no 1, , p. 1–113