Judith Goodstein naît à Brooklyn, où ses parents, eux-mêmes nés aux États-Unis dans des familles immigrées originaires d'Europe centrale sont fonctionnaires municipaux[1]. Elle fait ses études secondaires à l'Erasmus Hall High School de Brooklyn, puis s'inscrit en 1956 au Brooklyn College où elle obtient son diplôme d'histoire en 1960. C'est à cette époque qu'elle commence à s'intéresser à l'histoire des sciences, et qu'elle suit les cours de Carl Benjamin Boyer[1].
Elle travaille comme institutrice à Borough Park puis elle épouse en 1960 le physicien et universitaire David Goodstein(en) dont elle est camarade d'études au Brooklyn College. Ils s'inscrivent tous deux à l'université de Washington à Seattle, où elle est assistante pour financer ses études, puis au «Caltech» (California Institute of Technology à Pasadena), en Californie, en 1966[2]. Elle obtient son doctorat, en 1968, avec une thèse intitulée Chemical Theory and the Nature of Matter, sur le chimiste Humphry Davy, sous la direction de Thomas Hankins[1].
Elle travaille comme archiviste du California Institute of Technology en 1968[1] tout en enseignant l'histoire des sciences à l'université d'État de Californie à Dominguez Hills de 1969 à 1973 puis à l'université de Californie à Los Angeles[1],[3]. Elle est nommée archiviste de l'université en 1995, fonction qu'elle occupe jusqu'à sa retraite académique en 2009. Elle a également travaillé à Caltech en tant que professeure associée et chargée de cours, et a été «registrar», une fonction administrative au sein de l'université, de 1989 à 2003[4].
Elle est l'auteure Millikan’s School, une histoire du California Institute of Technologie en 1991, à l'occasion du centième anniversaire de l'université, dans lequel elle retrace l'œuvre de trois personnages clés de cet établissement, George Ellery Hale, Alfred Noyes, Robert Millikan[5].
Guide to the Robert Andrews Millikan Collection at the California Institute of Technology, (avec Albert F. Gunns, American Institute of Physics, 1975)[6]
The Frank J. Malina Collection at the California Institute of Technology: Guide to a Microfiche Edition, (avec Carol H. Bugé, California Institute of Technology, 1986)[7]
Millikan's School: A History of the California Institute of Technology, (WW Norton, 1991)[8]
Feynman's Lost Lecture: The Motion of the Planets around the Sun, (avec David Goodstein, WW Norton, 1996)[9]
The Volterra Chronicles: The Life and Times of Extraordinary Mathematician, 1860–1940, (American Mathematical Society et London Mathematical Society, 2007)[10]
Einstein’s Italian Mathematicians: Ricci, Levi-Civita, and the Birth of General Relativity, (American Mathematical Society, 2018)[11]
Elle a également écrit les scénarios de deux épisodes de la série télévisée de Caltech, The Mechanical Universe[3]