Ha conseguito una laurea presso l'Università Ebraica di Gerusalemme nel 1985, all'età di 17 anni, e un master presso la stessa istituzione nel 1986, all'età di 18 anni. Ha completato il suo dottorato ricerca a Stanford nel 1993 sotto la supervisione di Joseph Halpern[4].
Nel 2012, lei e Andrew Ng, un collega del laboratorio di intelligenza artificiale, professore di informatica di Stanford, hanno lanciato Coursera. Nell'azienda Daphne Koller ha ricoperto il ruolo di co-CEO di Ng, quindi di presidente di Coursera. Per il suo contributo alla formazione on-line è stata nominata una delle 10 persone più importanti nel 2010 di Newsweek, una della 100 persone più influenti nel 2012 dalla rivista Time e una delle persone più creative del 2014 da parte di Fast Company[7].
Nel 2016 ha lasciato Coursera per diventare Chief Computing Officer di Calico[7] e due anni più tardi ha lasciato Calico per unirsi a Insitro, una startup per la scoperta di farmaci[8].
Daphne Koller è interessata principalmente alla rappresentazione, inferenza, apprendimento e processo decisionale, con particolare attenzione alle applicazioni di visione artificiale e biologia computazionale[9]. Insieme a Suchi Saria e Anna Penn della Stanford University, Koller ha sviluppato il modello PhysiScore[10], che utilizza vari elementi di dati per prevedere se i bambini prematuri potrebbero avere problemi di salute.[11]
Nel 2009, ha pubblicato un libro di testo su modelli grafici probabilistici insieme a Nir Friedman.[12], offrendo un corso online gratuito sull'argomento a partire da febbraio 2012[13].
Lise Getoor, Mehran Sahami, Suchi Saria, Eran Segal e Ben Taskar sono stati alcuni dei suoi ex studenti[4], .
Koller ha contribuito con un capitolo al libro 2018 Architects of Intelligence: The Truth About AI from the People Building scritto dal futurista americano Martin Ford[14]