Imogen Cunningham achète, vers 1905, son premier appareil et débute en développant ses clichés de manière artisanale. Elle devient rapidement l’assistante d’Edward S. Curtis, le célèbre photographe des Indiens d’Amérique, et découvre la photographie pictorialiste dans Camera Work, la revue d’Alfred Stieglitz. À l’automne 1909, elle part pour Dresde faire des recherches sur l’amélioration des papiers photosensibles. De retour à Seattle en 1910, elle ouvre un studio et se spécialise dans le portrait aux contours flous, comme le pratiquent alors Clarence H. White ou Edward Steichen, ainsi que dans les scènes allégoriques (Eve repentant, 1910). Elle se situe alors pleinement dans la mouvance pictorialiste du groupe Photo-Sécession et manipule négatifs et papiers. Sous l’influence des photographes Gertrude Käsebier et Annie Brigman, elle pratique assidûment la photographie de nu, qu’elle contribue à révolutionner. Les corps sont montrés de façon naturaliste, pour leur beauté formelle, et la femme n’est pas présentée comme objet de désir mais comme lieu matriciel (série Two Sisters, 1928). Pour ses nus masculins, également fixés dans la nature, le graveur Roi Partridge, qu’elle a épousé en 1915, lui sert de modèle – ces photographies n’en choqueront pas moins ses contemporains. En 1917, elle s’installe avec sa famille en Californie, où elle côtoie Dorothea Lange et Edward Weston, chef de file de la « photographie directe ». Tout en recevant ses premières commandes de portraits, elle pratique la photographie expérimentale : parallèlement aux abstractions lumineuses, elle travaille sur des motifs botaniques (Magnolia Blossom et Tower of Jewels, 1925). Ces images la rapprochent du mouvement d’Albert Renger-Patzsch, leader photographique de la Nouvelle Objectivité allemande, et de son équivalent américain, le précisionnisme. Dans cette perspective, elle photographie, dès 1928, les paysages industriels américains.

À la fin des années 1920, devenue une photographe de tout premier plan sur la scène internationale, elle est introduite dans les milieux modernistes, et en particulier à l’exposition Film und Foto (Stuttgart, 1929), par E. Weston qui ne tarit pas d’éloges. En 1931 commence sa collaboration fructueuse avec la danseuse Martha Graham, dont les clichés sont publiés dans Vanity Fair, expérience qui lui donne l’occasion d’approfondir les techniques du photomontage et de la surimpression. Dans les années 1930, elle photographie des célébrités sans retouches et de façon plus naturelle qu’en studio. Elle se trouve ainsi entraînée, avec Ansel E. Adams et E. Weston, dans l’aventure du groupe f/64 qui défend la « photographie directe ». Elle s’essaie à la photographie documentaire urbaine à New York, puis participe à l’essor du photojournalisme en voyageant dans l’Ouest américain pour photographier scieries et raffineries de pétrole. Après la guerre, elle enseigne à la California School of Arts, où sa consœur Lisette Model lui ouvre les portes du milieu new-yorkais : le Museum of Modern Art (MoMA) lui commande des tirages, et la Limelight Gallery lui offre, pour ses 73 ans, sa première exposition individuelle, en 1956. Elle retrouve la veine documentaire à New York avec ce qu’elle appelle des « documents de rue » (Boy in New York, 1956), mais aussi en Europe où elle prend de nombreuses images et rencontre des photographes comme Man Ray, dont elle réalisera plusieurs portraits en 1961. Ce séjour ravive son goût pour la photographie expérimentale et, jusqu’à la fin de sa vie, elle pratique solarisations, inversions, doubles expositions et superpositions de négatifs. Les années 1960 sont aussi celles de la contestation, et elle photographie de nombreux défilés et rassemblements pacifistes. En 1970, elle obtient de la fondation Guggenheim une bourse pour tirer ses anciens négatifs. Elle connaît la gloire à la fin de sa vie : en 1973 ont lieu d’importantes expositions au Metropolitan Museum of Art et à la Witkin Gallery de New York. Elle continue de photographier jusqu’à sa mort tout en archivant son travail. Sa dernière série After Ninety (« Après 90 ans »), ensemble de portraits de personnes âgées, est publiée en 1977, à titre posthume. Ses Photographies sont exposées en 1984 à la galerie des Femmes à Paris. I. Cunningham fut féministe sans être militante. Sa carrière exceptionnellement riche, synthèse de technique et de poésie, donna raison au court texte-manifeste qu’elle écrivit en 1913, Photography as a Profession for Women, en montrant qu’une femme pouvait devenir une très grande photographe.